基于 2G/3G/4G DTU 加油站数据采集系统 摘要：本文提出了一种基于 2G/3G/4G 的无线数据采集系统设计原理和实现方案，简要 介绍了 2G/3G/4G 技术的基本知识，描述了 2G/3G/4G 无线传输应用于石化数据传输的实现 方法。通过实际应用，获得了理想的效果。 关键词：2G/3G/4G；DDN；石油；化工；无线数传；加油站；数据采集； 一、背景介绍 随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对成品油的需求迅速增长。中国 成品油零售市场对外开放已近两年。审视国内成品油市场环境，一个微妙的变化日益清晰， 那就是作为成品油销售最前端的加油站被推到了市场最前沿。作为石油工业链条中的重要一 环，加油站行业同样维系着国民经济命脉。如何在市场日益开放的大环境下守住或争夺这块 阵地，无疑是要有专业的先进管理水平和快速的优质服务。 原有加油站信息系统地面网络建设较早，设备性能低，线路速度低，时延长，已很难满 足各子站各种安全数据，库存数据等资料传输的要求，很难满足进行数据综合传输的需求； 卫星网覆盖面小，速度低，且加油站之间无法直接通信，限制了网络功能。因此，构建一个 更完善，更快捷，更安全的气象广域网络平台迫在眉睫。广域网不仅要在速度，容量上完全 满足需求；而且需要将原本松散的网络从规格，管理软件，安全防护等方面进行整合和统一。 并且还需要具有可扩展性，未来可以方便地进行升级。而以上的这些不足都可以通过 2G/3G/4G 无线网络来实现。 二、传统方式对比 1、电话拨号方式：当用户刷卡后，POS 机通过拨号接入公司数据中心，接通后传送交 易数据。这种方式的最大问题是在安全上存在很大隐患，由于电话拨号保密性较差，电话拨 号音可能会泄露用户的密码。另外，在使用电话拨号方式时，顾客每刷卡一次，POS 机就拨 号一次，需要 10-20 秒时间建立连接，因此每笔交易时间较长。同时，由于 POS 机使用普通 业务电话，容易发生掉线，安全性也较差，拨外线容易占线，对场所依赖性很强，移动性差， 从而影响交易的实时性。 2、专线方式： POS 机往往采用 RS-232 接口联网后通过一条专线连接到银行数据中心。专 线方式的优点是线路传输质量较高，但其缺点是 DDN 专线月租费较贵，DDN 专线初装费约为 5000～10000 元，每月的线路使用费约为 800～1200 元左右。 三、本方案优势 在以上的分析中我们可以明显看到传统的方式和网络连接方式已经不能满足加油站低 投入高效益的需求。网络改造迫在眉睫，但是如果采用 2G/3G/4G 无线方式传输数据则有情 况就大不一样了，具有以下优势： 1、安全保密性高。一方面与传统有线传输方式相比较，无线传输仅仅指的是从用户端到 2G/3G/4G 基站，而从基站到用户数据中心都是通过有线网络进行传输。另一方面，由于 2G/3G/4G 所采用的无线通信技术也决定了较其他无线通信方式具有更大的安全保障。 2、资费便宜，计费合理。2G/3G/4G 资费包月资费很便宜，由于没有大数据量的传输，所以 没有必要采用资费很高的专线（DDN 等）。而 2G/3G/4G 可以根据通信的数据量进行计费。 在 2G/3G/4G 网中，没有数据传输时是不被计费的。所以营业网点不需要频繁建立连接，当 然也不必支付传输空闲时的专线费用，而客户再也不用不耐烦地等待电话拨号登录的过程。 3、设备投资低。传统的 DDN 等专线，专线 Modem，拨号方式则需要购买 Modem Pool ，普通 Modem，ISDN Modem 等设备。而采用 2G/3G/4G 无线方式只需要购买无线数传即可，投资要 小得多。 4、新增和改变网点方便。如果采用了 2G/3G/4G 方式，用户可随意改变自己的营业网点，而 无须担心线路的维护或在移动时导致的通讯中断。新增营业点时也无需进行布线，埋线等牵 涉多方的工作。 5、线路稳定，永不掉线。2G/3G/4G 采用的分组技术，所以能够最好地支持频繁的或少量突 发型的数据业务。 6、网络接入速度快。2G/3G/4G 登录网络的时间时很短暂，相对拨号方式的 1、2 分钟，它 只需要 5-6 秒，而且一旦连接，则时刻在线，因此可以提供与现有数据网的无缝连接。 7、传输速率高。提供高达 153.6Kbps 的分组数据业务，可以开展无线 INTERNET，无线多媒 体，无线电子商务，视频点播等业务。 8、网络覆盖好。由于 2G/3G/4G 使用是 800M 的频段，它的覆盖广度和深度都很不错，从 2001 年开始建设 2G/3G/4G 网络，经过三年共三期的建设，到 2003 年，2G/3G/4G 网络总容量达 到 5000 万户以上，网络覆盖包括西藏在内的全国 31 个省、自治区、直辖市的 300 个以上地 级市，经济发达地区覆盖到乡，中等发达地区覆盖到县。与此同时 2G/3G/4G 提供覆盖全国 99%地域范围的可漫游、移动无线数据服务。2G/3G/4G 网络覆盖已经非常完善，而且具备 PDSN 服务节点，保证无线分组数据接入的可行性。 9、2G/3G/4G 技术采用 800 兆频段，具备绿色环保，辐射小等优于 GSM 无线传输的优势。在 射频火花能量大于 6 瓦时，极短时间即可引燃可燃气体，引发加油站安全生产事故，而 2G/3G/4G 系统发射功率最高只有 200 毫瓦，普通通话功率可控制在零点几毫瓦，其辐射作 用可以忽略不计。 四、系统构成 （图）加油站数据采集系统示意图 1、加油站数据采集终端 加油站数据采集终端负责主要分为下面三类： 1）加油站油罐实时监测数据：通过液位仪，流量计，空气甲醇含量探测器，烟感，温度， 湿度等监测设备对油罐的油料进出管道泄漏情况和油库环境进行实时监测。 2）加油交易数据：直接获取加油机加油记录，加油站进行每一笔加油的收款，打票处理， 其明细的商流数据能对营销分析提供强大的支持。 3）IC 卡油积分系统数据：通过成品油零售的电子化，以 IC 卡取代传统的现金，油票等结 算方式，实现加油款的电子支付和交易数据的自动采集。 2、无线传输设备 鉴于对通讯模块的要求，选择厦门才茂通信无线数传。它具有体积小，功耗低，配置使用简 单，即插即用。支持主备数据通道，并行多数据通道，实时在线和按需拨号多种工作方式， 并且支持 APN 网络接入等功能不仅可以保障数据安全可靠还能让客户根据需传输节省资费。 3、数据管理中心 油库业务管理（对接收到的业务数据源进行和管理）；油库安全管理（管理接收到的油库安 全信息并设置安全阀值报警）；数据管理（数据库备份、恢复等功能）； 加油站采集终端通过 RS232/485 通讯接口与无线数传串口连接，数据监控中心可以采用多种 方式连接网络，例如固定 IP，APN，ADSL 等。 无线传输设备通过 GPRS 网络连接到远程数据中心服务器主机，与中心建立 TCP/IP 连接后开 启透明数据通道。当采集终端需要上报数据的时候将数据直接送往串口，此时无线数传就会 把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机。当数据中心下发的命令或数据传输到 无线数传后，无线数传通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。 五、系统功能 该系统主要是对加油站的所有管理数据的集成。并且通过网络将各个油库和他们所属的 销售管理部门联系起来，及时的反馈加油站各类信息，供销售管理部门制订计划。通过数据 中心实现数据共享后成品油销售管理系统将覆盖成品油销售系统的进、销、存、管理的所有 环节，使各个环节的管理更科学，更合理；同时也使所有的环节运转更紧密，更高效，反应 更迅速。具体在加油站管理业务中包含以下功能：油库业务管理，罐存监测管理，车队业务 管理等。 油库业务管理：主要针对整个油库的实际业务活动进行管理，包括入库管理，出库管理，实 物库存管理，出库日报，保管库存管理等。 油库安全监测：主要针对油库的环境变化进行系统监测，把险情发生的概率降到最低。 入库管理：入库数据，统计超耗及途损。 出库管理：对销售，代储，移库，配送等多种出库业务类型进行管理。 实物库存管理：提供油罐动态计量及库存数据。 出库日报：提供油库每日出库统计。 保管库存管理：提供日/月报保管帐制作。 油库盘点：提供油库商品盘点表，损溢统计，油品调整。 罐存监测管理：系统定时接收加油站返回的数据，加油站定时巡检油罐的各个测量点，回报 各个测量点的温度和压力状况，以及整个油罐的液位高度。所有油罐的温度，压力和液位高 度数据通过 2G/3G/4G 返回系统，记录在数据库中。还可进行油罐安全监测和存量历史跟踪。 车队管理：能按照供油需求和供油安排，制定详尽的车队运油计划，建立运输安排。并按照 内部运输的要求进行车队运输的统一安排和管理（此系统需要石油行业物流配送系统支持）。 通道建立成功后，无线数传串口实时监控采集器的数据，只要集线器串口有数据过来，无线 数传将全透明进行实时传输。如果数据量小，或需要定时传输数据的，无线数传可设置数据 触发模式，或根据加油站的实际应用也可考虑修改软件来实现数据传输的需要。这样就可灵 活应用不同的数据传输需求来采取不同的传输方式，以减少及节约不必要的传输费用。 六、本方案优点 1、利用才茂通信无线数传可不用布线，且采用多点对一中心的组网方式，实现了数据 的一中心统一管理。 2、无线数传采用高性能工业级处理器以及看门狗等安全机制设计，保证无线数传 万一通信 中断也会自行检测然后自动断电重启，保证无线数传永远在线，通信链路永远正常。 3、由于采集点是直接连入中心，对现有的网络不会造成任何的中断和影响。 4、无线数传采用标准的工业串口通信，即插即用，且高规格的模具设计，体积小巧方便维 护。 5、无线数传完全采用国际标准的 TCP/IP 安全传输协议机制，保证数据的安全和及时，而且 采用完全透明传输机制，保证数据的准确性。 6、多中心设计，可同时设置 4 个中心监控采集现场，避免因某个中心网络不稳定或者关闭 导致无法对加油站现场进行监控而产生安全隐患。 7、无线数传进行人性化工程设计，可是工程人员无需到现场就可以远程直接对网络参数进 行相应的配置，达到时间和人力的合理利用。 8、高规格材料选配，可在 -40~+75ºC， 相对湿度 95%(无凝结)环境下正常工作。 七、总结 加油站 2G/3G/4G 数据采集系统的建立标志着石油化工行业的先进管理水平，能通过 2G/3G/4G 的准确、快速的数据传输，中心可进行对数据的存储，历史趋势分析，报表打印 等信息查询，可不断地对各个加油站的最新数据进行统计及分析，了解加油站的最新情况， 以方便控制中心对加油站做到更快，更好、准确的调度工作。