燃气管网监测系统解决方案

• 关键词：燃气管网监测系统,工业以太网,无线通讯
• 摘要：对燃气公司来说，实时监测燃气管网的温度、压力、流量等信息是杜绝安全隐患的必要手段，相较于早期的数据传输手段（如：数字电台、有线光缆），使用远程数据采集设备（DTU）+运营商网络的监测方式，显然在节约成本、提高管网安全性方面更具有优势。

   一、方案背景

   对燃气公司来说，实时监测燃气管网的温度、压力、流量等信息是杜绝安全隐患的必要手段，相较于早期的数据传输手段（如：数字电台、有线光缆），使用远程数据采集设备（DTU）+运营商网络的监测方式，显然在节约成本、提高管网安全性方面更具有优势。

   利用运营商网络，燃气公司可以将分散在各地的管网监测站点的信息实时传送到监控中心，形成以监控中心为核心辐射整个管网的分布式监控网络，使在线监测不存在盲区。并可以通过GSM网络即时的将报警信息以短信的方式通知相关操作人员，让他们随时掌握第一手安全信息，将安全隐患扑灭在萌芽状态。

   二、系统组成

   燃气管网监测系统分为三个部分：监控中心、数据传输终端、终端数据采集器。

   监控中心包括WEB服务器、数据服务器以及PC等，监控平台可以24小时不间断采集现场实时数据，动态显示现场各个监控站点变化的数据，自动形成报表以及数据出现异常时自动发送短信报警,外勤人员可以通过Internet访问监控平台实时查看相应数据等。

   终端数据采集器包括燃气流量计、压力变送器、温度变送器等，采集燃气管道流量、压力、温度等数据发送给DTU，然后通过运营商网络传输到监控中心。

   网络传输设备：鉴于采集器的接口和设备的工作环境等多种情况的要求，我们选择厦门四信通讯有限公司的F2X14系列 DTU作为采集和传输设备，通过网络进行传输，实现监控中心对燃气管网的无线远程监控。这里采用F2114（GPRS DTU）做数据传输终端，F2114是一种物联网无线数据传输终端，使用运营商网络为用户提供无线长距离数据传输,支持GPRS网络，同时支持RS232和RS485（或RS422）接口，实现透明数据传输；低功耗设计，最低功耗小于1mA；提供5路I/0,可实现数字量输入和输出、脉冲输出、模拟量输入、脉冲计数等功能。

   三、系统拓扑

   终端设备和监控中心通信有两种方式，一种是使用运营商公网，另一种是使用APN/VPDN专网。

   3.1公网方案

   网络拓扑：

   监控中心用一个服务器组作为中心接收，中心采用ADSL等Internet公网连接，采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析服务。

   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。

   2）中心网公网动态IP+DNS解析服务：监控点先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再有DNS服务器连接到公网动态IP，建立连接。这种方式优势在于可以大大节约公网固定IP地址的费用，缺点是稳定性受制于DNS服务器的解析速度和解析正确性。

   3.2 专网方式

   网络拓扑：

   VPDN/APN专线又称为虚拟专用拨号网，是VPN业务的一种，是基于拨号用户的虚拟专用拨号网业务。即以拨号接入方式上网，是利用IP网络的承载功能结合相应的认证和授权机制建立起来的安全的虚拟专用网，是近年来随着Internet的发展而迅速发展起来的一种技术。根据运营商分类，电信是VPDN专线，移动、联通是APN专线。

   监控中心通过一条APN专线接入移动公司GRPS网络，F2114采用运营商专网卡，双方都是私有固定IP地址，处于同一个局域网内。数据传输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泄露。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。此种方案无论实时行，安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点较多、实时性要求较高的应用环境，是在资金允许的情况下之最佳组网方式。

   四、方案特点

  4.1、稳定性：采用工业级高性能处理器，能够经受长期的恶劣环境考验，保证通信的顺畅性；可靠的网络连接，有设备重拨功能，能够确保设备永远在线。

  4.2、成本低：采用的是无线数据传输终端，使用运营商的GPRS网络，无需进行网络布线，设备安装灵活，不受地理环境影响，单点设备价格便宜，减少布线问题降低成本。

  4.3、灵活性和扩展性：采用标准的通信协议；同个时要求便于安装施工、调试、运行、维护。

  4.4、监控范围广：由于燃气管网监控数量较多，部分燃气采集点可能位于偏僻地区。此方案采用的是覆盖广泛的GPRS网络，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，可以满足燃气管网监测系统对覆盖范围的要求。

  4.5、及时性：当数据出现异常等情况，能够及时通过GSM网络向负责人手机发送短信告警，避免安全隐患。