厂区无线远程实时监测系统

一、厂区厂房监测需求

在工厂的厂区和厂房里，由于存在大量运转的机器，导致在厂区厂房内温度较高，且会产品一些危险的气体，因此需要对厂区厂房内的温湿度，气体等进行实时的在线检测，可以避免破环形事件的发生。

二、无线检测系统总体设计

检测系统由温湿度传感器、气体传感器、无线通信设备、监控中心软件三部分组成。温湿度传感器和气体传感器主要测量厂房内的温湿度和气体浓度。无线通信设备是把检测到的实时数据通过无线网络传送监控中心。由于无线传输不受距离的限制，因此一个监控中心可以检测多个厂房的状况。监控中心软件主要负责处理每个厂区发送过来的数据，并在电脑上实时显示。监控中心可以作为服务器，实现远程登陆。监控中心对历史数据进行永久保存。同时、监控中心还可对可能出现的危险数据进行短信报警。

无线检测系统的系统架构图如下：

2.1数据中心及WEB系统结构框图

数据中心主要完成接收厂区厂房内现场数据、数据处理、保存、显示、远程登陆等功能，数据中心及WEB系统结构框图如下

2.2数据中心功能介绍

设备管理模块

该模块主要功能：添加，删除设备；配置设备信息，如配置DTU号，配置设备地址信息，配置设备类型，配置其他说明信息等。

组织设备，管理设备。当设备较多时，该功能特别重要，可方便客户管理设备，使组织清晰。如：

设备通讯管理模块

通讯管理模块负责程序与DTU的通讯管理。通讯管理模块，采用异步socket方式同DTU进行通讯。该模块会定期清除死连接，当有新DTU请求建立连接时会及时通知程序。

系统配置模块

该模块负责管理系统配置，如系统端口，采样周期，是否保存数据等系统配置信息。

通讯协议解码编码模块

该模块根据设备的通讯协议，将设备发送给数据中心的数据根据协议解码，然后将解码后的数据提供给软件中心，或显示或保存。

该模块还负责将查询命令，设置参数或控制命令，编码为设备通信协议格式，通过“通讯管理模块”发送给设备。

该部分随设备或通讯协议不同而不同。

  实时数据显示模块

该部分将通讯协议解码后的数据显示。该部分可单独显示一个设备如：

也可按站点显示全部设备信息如：

数据保存模块

可根据客户需要，将数据保存到excel文件或数据库。

历史数据程序模块

查询保存的历史数据，可显示曲线或表格数据。对曲线，可选择显示的曲线，具有曲线放大缩小功能。

参数设置模块

该模块可运行用户通过DTU远程修改设置设备参数。

数据统计模块

根据客户需要，生成统计数据。

故障报警模块

根据设备报警条件，等发生报警时，给出报警信息。并记录报警信息。

2.3  GPRS无线数据传输

2.2.1 GPRS无线通信技术

使用GPRS无线通信技术进行数据传输具有一下优点：

1）网络覆盖面广、接入范围大，系统构建便捷、运行成本较低等特点。

2）传输速率较高，理论数据传输速率可高达171Ｋbps。

3）登录和接入等待时间短，可快速建立连接。

4）提供实时在线功能，用户将处于“永远在线”状态，数据实时传输。

5）计费合理，即使用户可以一直在线，但只按数据流量收取费用。

GPRS上述优势特点非常适用于实时采集数据、不易布线、设备分散的工程中使用。

2.2.2 GPRS D800无线传输产品

GPRS D800使用GPRS无线通信技术开发的一款实现数据无线传输的产品。D800通过RS232/RS485接口相连。当客户的设备把数据输出给D800，D800则把收到的数据通过GPRS网络发送给中国移动的GPRS网络，之后数据到达移动的机房，通过机房中的设备数据被传送到因特网。然后通过因特网数据到达数据处理中心。同样，数据处理中心也可以通过这套系统吧数据传给远端的设备。这样通过D800这个无线通道，数据中心就可以和远端的设备进行数据的交换。

 GPRS D800产品采用工业级模块和芯片，以及稳定、方便、易用的软件，多年已经广泛应用电力、水文、气象、环保、物流等领域。产品外型如下：

2.2.3 D800产品性能指标

1、基本功能：

同时支持GPRS和短信的双通道数据传输

支持透明传输和协议传输

支持单中心和多中心的工作方式

多种数传方式，可以电话、数据唤醒等

支持数据中心使用域名或IP地址

支持短信的远程配置

远程升级，方便后续的功能增加和程序升级

2、硬件平台：

软硬件看门狗设计，保证产品长期稳定运行

使用凌特工业电源芯片

WAVECOM高性能工业级GPRS模块

5V-30V宽电压输入

抗干扰、防静电设计，适合电磁环境恶劣的应用需求

3、技术参数：

输入电压：5V至30V宽电压输入

接口：RS232，RS485，TTL

串口波特率：110～115200bits/s

工作温度：-20~+70ºC

尺寸：95x66x26mm

三、系统配置和调试

3.1连接DTU

参照DTU的接口定义，用串口线把DTU和电脑连接起来，如下图所示：

接口定义

按上图所示：

Ø 把天线通过天线接口和DTU相连。

Ø 在SIM卡接口处取出SIM卡座，放入开通GPRS功能，接入点是CMNET的SIM卡。

Ø 用串口线把DTU和电脑连接起来。串口线连接电脑的一端使用标准的9针接口，接线方法如下表：另一端连接到DTU的1（地），2（RX），3（TX）口。

Ø 用220V转12V的电源适配器给DTU供电。正极接10口，负极接9口，请勿接反。

3.2配置DTU

1、打开配置工具，如下图所示。

2、点击帮助按钮可以了解连接DTU的顺序。

3、连接DTU成功后，配置“主数据中心IP地址”。此地址是电脑连接到因特网的公网IP地址。可登陆http://www.ip138.com/，获得电脑的IP地址。

4、把传输方式配置成“透明传输”，连接方式配置成“TCP连接”，调试状态设置成“1”。注意把DTU和设备连接时要把调试状态设置成“0”。

3.3连接到数据中心

1、打开超级终端，把波特率设置成57600，8N1。

2、打开数据中心软件，把端口设置成5001，点“侦听”，等待DTU连接，如果DTU连接上来后如下图显示：

3、DTU和数据中心建立连接后，就可以进行数据的无线传输。通过超级终端发数据给DTU,DTU收到数据后通过无线的方式发送给数据中心软件并显示。数据中心也可以发送数据给DTU,DTU收到后通过串口输出并在超级终端上显示。

3.4其他问题

设置路由器转发

要建立DTU的测试系统，首先要保证运行数据中心软件的电脑是能够上因特网的。如果电脑是直接拨号上网的则不用进行路由器的转发，如果是通过路由器上网的，则需要在路由器上进行端口的转发设置。

获得电脑的本地IP地址。此地址和电脑的公网IP地址不是同一个地址。点左下角的“开始”-》“运行”菜单。然后输入cmd后点确定。

在弹出的对话框中输入ipconfig，如下图所示：

其中：IP Address。。。后面对应的“192.168.1.170”就是电脑的本地IP地址。

登陆路由器，以TP-LINK的路由器为例，每个品牌的设置界面有所不同，请参考其说明书。TP-LINK的如下图所示：

      进入“转发规则-》虚拟服务器”，点击添加新条目。如下图所示。在服务端口号中填入5001。IP地址中填入电脑的运行数据中心软件的电脑的本地IP地址。点击保存。

其他注意事项：

把运行数据中心软件的电脑中的杀毒软件暂时关闭，有些杀毒软件截获网络数据包。