基于工业 DTU 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 DTU 无线传输产品 GPRS DTU 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。DTU 通 过 RS232/RS485 接口相连。当客户的设备把数据输出给 DTU，DTU 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 DTU 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 DTU 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 DTU 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 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 1 序号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RS-232 GND RX TX GPI GPO RTS CTS WDC GND VIN RS-485 GND B- A+ GPI GPO RTS CTS WDC GND VIN TTL GND RX TX GPO RTS CTS WDC GND VIN 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。 DTU 9 针接口 说明 1 5 GND 2 2 RX 3 3 TX 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 CM520 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。 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。