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 TDMA 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 时钟模块 ARM9 CPU 系统复位模块 指示灯模块 才 茂 GPR S RS232/485/TTL 收发器模块 二次电源模块 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 GPRS 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----

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