粮库监控之基于 GPRS DTU 网络的 方案 第一部分 前言 随着人们生活水平的提高，高科技技术的运用。很多物品的库存量 越来越多，象粮食等物品堆积在仓库里，如果不进行妥善的 保管，就会 造成不必要的损失，这就需要对其进行监控。可想而知，这需要很大的 人力、物力。随着计算机的普及，自动监测系统 也被运用在仓库等地方 ， 这就减少了大量的人力、物力。使用计算机自动监测系统，对粮仓内的 温度、湿度的测量，由计算机实现库内温度湿度的高低超限报警，并可 智能地控制风机、谷物冷却器及粮食干燥机等辅助设计，从而使仓内粮 食达到并保持安全的储藏条件。 通 过 GPRS 网络，主控室计算机可集中监测显示各粮仓的温湿度实时值、 平均值及各个传感器的短路、断路信息和实时报警信息等，并进行历史数 据存储及查询、打印。 第二部分 GPRS 网络简介 GPRS 是通用分组无线业务 (GeneralPacketRadioService) 的英文 简称，是在现有 GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的，是为 GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与 GSM 同样的无线调 制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的 TDM A 帧结构。这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极 其相似，因此现 有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的 GPRS 覆盖。GPRS 允 许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交 换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务 。 特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶 尔的大数据量传输。相对 原来 GSM 的拨号方式的电路交换数据传送方 式，GPRS 是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传 输”、“自如切换”的优点。 第三部分 厦门 GPRS DTU 产品特点 Caimore GPRS DTU 是基于移动 GPRS 网络，针对工业监控、交通管 理、金融等行业的数据通信的应用开发的。与数据中心的接口设备一起提 供透明数据传输通道，组成用户专用数据网络。 DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL 接口，内置式，适用于各种应用的 二次开发。 DTU 原理框图参见下图： SRAM& FLASH 模块 ARM9 CPU 系统复位模块 指示灯模块 才茂 RS232/485/TTL 收发器模块 二次电源模块 时钟模块 GPRS 模块 天线及其 接口模块 SIM 接口模块 用户接口模块 DTU 系统有下列组成部分：  32 位 ARM9 处理器  64M Sram & 16M Flash  Siemens 公司高性能工业级 GPRS 模块 MC39I 产品特点：  采用低功耗高性能的嵌入式处理器，可高速处理协议和大量数据  内嵌标准的 TCP/IP 协议栈，数据终端永远在线  支持全透明方式下多中心数据传输  支持根据域名和 IP 地址访问中心  多种工作模式选择，使用方便、灵活  软硬件看门狗设计，保证系统稳定  采用 5V~35V 电压，供电电源适应性更宽  抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求  方便的系统配置和维护借口  支持串口软件升级和远程维护 第四部分 系统组成 GPRS 无线网络粮库监控系统是国内先进的远程监控技术，利用计算 机技术、移动通信技术、网络通讯技术、数据库技术及测试技术建立的 软硬件相结合平台。该系统运用数字移动通信技术，改变了一线一测点 的模拟信号传输结构并导入移动通信技术，在主机与分机之间实现无线 通讯。具有储粮物态检测，机械通风控制、超值报警、远程信息传输等 功能，同时开展粮仓气流分析、粮堆发热结露分析等扩充功能的开发与 研究。它代表了粮情测控的国内领先水平和发展方向。 针对中央直属储备粮食仓库监管量大、仓库布点分散、空间距离遥远 和粮食监测参数繁多等特点，我们设计了用 GPRS 无线网络的方式实现粮 库现场参数的数据采集和远程传输方案，真正实现了粮库的多点、远程、实时、 同步的现场数据传输，方便、快捷、经济、可靠、安全的进行粮库的分 布式集中测控。 （一） 系统结构框图 （二）系统说明 整个粮库远程监控系统如上图所示由三部分组成：现场采集控制部 分、GPRS 数据传输部分、监控中心。 客户通过数据采集设备 PLC 完成与 GPRS DTU 的数据交互。PLC 将粮库里各信息参数实时采集后通过 RS-485 (RS232/RS442/TTL 可 选) 串口通信方式定时将数据送往 GPRS DTU，在由 DTU 通过 Internet 转发到数据中心；同时，PLC 实时接收由中心通过 GPRS DTU 传输发 来的数据指令完成相应控制功能。 监控中心通过 GPRS DTU 接收来自各粮库的信息数据，并对数据进 行存储、历史趋势分析、报表打印等。 （三）系统主要功能 远程自动监测功能：能根据用户的要求，对粮库的现场数据进行采集、 统计、 分析、并自动生成各种报表和图表， 建立和存储粮库的仓储历史档案；故障告警和提示功 能：能监测现场 粮情，并上报管理中心，通知库管人员前去处理； 遥测功能：能在粮库管理中心对辖区内各粮库的温度、湿度、虫情、库容、 陈化度、水分、烟雾和防盗等进行测量； 遥控功能：能对现场设备进行操作控制，例如启动通风、除湿、喷洒 及安全保护装置，报 警、切断电源等； 第五部分 系统方案 A. 公网方案 中心用一个服务器组作为中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公网连接，采用公网固定 IP 或者公网动态 IP+DNS 解析服务。此种方 案先向 INTERNET 运营商申请 ADSL 等宽带业务。 1) 中心公网固定 IP：监控点直接向中心固定 IP 发起连接。运行 可靠稳定，推荐此种方案。（固定 IP 费用比较贵） 2) 中心公网动态 IP+DNS 解析服务：大部分 IP 都是动态的，而 且费用相对便宜。 客户先与 DNS 服务商联系开通动态域名，动态域名解析软件网址如下： （可以先申请免费的二级域名进行测试） 注意：监控点先采用域名寻址方式连接 DNS 服务器，再由 DNS 服 务器找到中心公网动态 IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定 IP 的费用，但稳定性受制于 DNS 服务器的稳定，所以要寻找可靠的 DNS 服务商。 B. 专网方案 1、 根据客户内部网对网络安全的特殊要求，决定采用中国移动 GPR S 网络的专用 APN 形式入网：  通过一条 2M 专线接入移动公司 GPRS 网络，双方互联路由器之 间采 用私有 IP 地址进行广域连接，在移动认证路由器与用户认 证路由 器之间建立加密隧道。  为客户分配专用的 APN，普通用户不能进入该 APN。只有 GPRS 专网 卡才能进入该 APN 网络，防止其他非法用户的进入。  用户在内部建立 RADIUS 服务器，作为内部用户接入的远程认 证服务器（或在 APN 路由器内，启用路由器本地认证功能）。 只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。  用户在内部建立 DHCP 服务器（或在 APN 路由器内，启用 DHCP 功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。  端到端加密：移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免 信息在整个传输过程中可能的泄漏。  双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行 IP 地址和端口过 滤。 2．APN 业务流程 GPRS 专网系统终端上网登录服务器平台的流程为： 1） 用户发出 GPRS 登录请求，请求中包括由移动公司为 GPRS 专网系 统专门分配的专网 APN； 2） 根据请求中的 APN，SGSN 向 DNS 服务器发出查询请求，找到与企 业服务器 平台连接的 GGSN，并将用户请求通过 GTP 隧道封装送给 GGSN； 3） GGSN 将用户认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）通过专 线送 至 Radius 进行认证； 4） Radius 认证服务器看到手机号等认证信息，确认是合法用户发来的 请求，向 DHCP 服务器请求分配用户地址； 5） Radius 认证通过后，由 Radius 向 GGSN 发送携带用户地址的确认信 息； 6） 用户得到了 IP 地址，就可以携带数据包，对 GPRS 专网系统信息查询 和业 务处理平台进行访问。 第六部分 结束语 以 GPRS 为基础的无线数据系统有很广泛的应用，GPRS 使互联网进 入无线领域，一直延伸到手掌上。除了支持传统的互联网应用，GPRS 也可使无线终端支持 B2B、B2C 的电子商务和电子支付、股票交易、银行转 帐等应用。GPRS 同样可以应用于公司内部网(INTRANET)，基于 IP 的远程 LAN 接入，使无线终端成为 LAN 的延伸，几乎所有低速率的数据传输服务 都可以应用，如对电力系统自动化、工业监控、交通管理、气象、金融、 环保监测、煤矿、油田、证券等行业领域的应用。 --有限生命无线精彩----