廈（xià）門才茂GPRS DTU糧庫監測係統（tǒng）應用方案
時（shí）間：2016-01-19 來源：本站（zhàn）原創第一部分 前（qián）言（yán）
隨著（zhe）人們（men）生活水（shuǐ）平（píng）的提高，高科技技術的運用。很多物品的庫存量越來越多，象糧食等物品堆積在倉庫裏，如果不進行妥善的 保管，就會造成不必要的損失，這就需要對（duì）其進行監（jiān）控。可（kě）想而知，這需要很大的人力、物力。隨著計算機的普及，自動監測係統 也被運用在倉庫等地方，這（zhè）就減少了大量的人力、物力。使用計算機自動監測係統，對糧（liáng）倉內的溫度、濕度的測量，由計（jì）算機實現（xiàn）庫內溫（wēn）度濕度的高（gāo）低超限報警，並可智能地控製風機（jī）、穀物冷卻器（qì）及糧食幹燥機等輔助設計，從而使倉內糧食達到並保持安（ān）全的（de）儲藏條件（jiàn）。
通過GPRS網絡，主（zhǔ）控室計算機可集（jí）中監測顯示各糧倉的溫濕度實時值、平均值及各個傳感器的短路、斷路信息和實時報警信（xìn）息等（děng），並進行（háng）曆史數據存儲及查詢、打印。
第二部分 GPRS網絡簡介
GPRS是通用分組無（wú）線業務(GeneralPacketRadioseservice)的英文簡稱，是（shì）在現有GSM係統（tǒng）上發（fā）展出來的一種新（xīn）的承載業務，目的（de），是為GSM用戶提供分組形式的（de）數據業（yè）務。GPRS采用與GSM同樣的（de）無線調製標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構。這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業（yè）務信（xìn）道極其相似（sì），因此現（xiàn）有的基站子係統(BSS)從（cóng）一開始就可（kě）提供全（quán）麵的GPRS覆蓋。GPRS允（yǔn）許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一（yī）種高效、低（dī）成本的無線分組數據業務（wù）。特別適用於間斷的、突發性的和頻繁的、少（shǎo）量的數據傳輸（shū），也適用於偶爾的大數據量傳輸。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優點。
第三部分 廈門才茂GPRS DTU 產品特點
廈門才（cái）茂GPRS DTU是基於移動（dòng）GPRS網絡，針對工業監控（kòng）、交通管理、金融等行業的數據通信的應用開發的。與數據中（zhōng）心的接口設備一起提供透明數據傳輸通道，組成用戶專（zhuān）用數（shù）據網絡。
DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接（jiē）口，內置式，適用於（yú）各種應用的二次開發。
DTU原理框圖參見（jiàn）下圖（tú）：
32位 ARM9處理器（qì）
64M Sram & 16M Flash
Siemens公司高性能工業級GPRS模塊MC39I
產品特點：
采用（yòng）低功耗高（gāo）性能的嵌入式處理器，可高速處理協議和大量數據
內嵌標準的TCP/IP協議棧，數（shù）據終端永遠在線
支持全透明方式下多中心數（shù）據傳輸
支持根（gēn）據域名（míng）和IP地址訪問中心（xīn）
多種工（gōng）作模式選擇，使用方便、靈活
軟硬件看（kàn）門狗（gǒu）設計，保證係統穩定
采用5V~35V電壓，供電電源適應性更寬
抗幹擾設（shè）計，適合電磁環境惡劣的應用需求
方便的（de）係統配置和維護借口
支持串（chuàn）口軟件升（shēng）級和遠程維護
第四部（bù）分（fèn） 係統組成
GPRS無線網絡糧庫監控係統是國內（nèi）先進的遠程監控技術，利用計算機技術、移動（dòng）通信技術、網絡通（tōng）訊技術、數據（jù）庫技術及測試技術建立的軟硬件相結合平台。該係統運用數（shù）字移動通信技術，改（gǎi）變了一線一測點的模擬信號傳輸結構並導入移動通信技術，在主機與分機之（zhī）間實現無線通訊。具有儲糧物態檢測，機械通風控製（zhì）、超值報警、遠程信息傳輸（shū）等功能，同時開展糧倉氣流分析（xī）、糧堆發熱結露分析等擴充功能的開發與研究。它代表了糧情測控的國內領先水平和發展方向。
針對中央（yāng）直屬儲備糧食倉庫監管量大、倉庫布點分散、空間距離遙遠和糧食監測參（cān）數繁多等特點，我們設計了用GPRS無（wú）線網絡的（de）方式實現糧庫現場參數的數（shù）據采集和遠程傳輸方案，真正（zhèng）實現了糧庫的多（duō）點、遠程（chéng）、實時、同步的現（xiàn）場數據傳輸（shū），方便、快捷、經濟（jì）、可靠、安全的進行糧庫的分布式集中測控。
（一）係統結構框圖
整個糧庫遠程監控係統如上圖所（suǒ）示由三部分組成：現場采集控製部分、GPRS 數據傳輸部（bù）分、監控中心。
客（kè）戶通過數據采集設備PLC完成與 GPRS DTU 的數據交互。PLC 將糧庫裏各信息（xī）參數實時采集後通過 RS-485 (RS232/RS442/TTL可（kě）選) 串口通信方（fāng）式定（dìng）時（shí）將數據送往 GPRS DTU，在由DTU通過（guò）Internet轉發到數據中心；同時，PLC 實時接（jiē）收由中心（xīn）通過 GPRS DTU 傳（chuán）輸發來的數據指令完成相應控製功能。
監控中心通過GPRS DTU接收來自各糧庫的信息數據，並對數據進行存儲、曆史趨勢分析（xī）、報表打印等。
（三）係統（tǒng）主要功能（néng）
遠程自動監（jiān）測功能：能根（gēn）據用（yòng）戶的要求，對糧（liáng）庫的現（xiàn）場數據進行采集、統計、 分析、並自動生成（chéng）各種報表和圖表，建立和存儲糧庫的倉儲曆史檔案；故障告警和提示功 能：能監測現場糧情，並上（shàng）報管理中（zhōng）心，通知庫管人員前（qián）去處理；
遙測功能：能在糧（liáng）庫管理中心對轄區內各糧庫的（de）溫度、濕度、蟲情、庫容、陳化（huà）度（dù）、水分、煙霧和防盜等進行測量；
A.公網方案
中心用一個（gè）服務器組（zǔ）作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網連接，采用公網固定 IP 或者公網（wǎng）動態 IP+DNS 解析服務。此種方案（àn）先向 INTERNET 運（yùn）營商（shāng）申請 ADSL 等寬帶業（yè）務。 1) 中心公網固定IP：監控點直接向中心固定（dìng） IP 發起連接。運行可靠穩定，推薦此（cǐ）種方案。（固定 IP 費用（yòng）比較貴） 2) 中心公（gōng）網動態 IP+DNS 解析服務：大部分 IP 都是動態（tài）的，而且費用相（xiàng）對便宜。 客戶先與 DNS 服務商聯係開通動態域名，動態域名解析軟件網址如下：（可以先申請（qǐng）免費的（de）二級域名進行測試）
花生殼域名解析 http://www.oray.net/mian
88IP 域名（míng）解（jiě）析 http://www.88ip.com/
注（zhù）意：監控點先采用域（yù）名尋（xún）址方式連接 DNS 服務（wù）器，再由 DNS 服務器找（zhǎo）到中心公網動態 IP，建立連（lián）接。此種方式可以大大節約（yuē）公網固（gù）定（dìng） IP 的費用，但（dàn）穩定性受（shòu）製於 DNS服務器的穩（wěn）定，所以要尋找可靠的 DNS 服務（wù）商。
B.專網方案
1、根據客戶內部網對網絡安全（quán）的特殊（shū）要求，決（jué）定采（cǎi）用中國移動GPRS網絡（luò）的專用APN形式入網：
通過一條2M專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在移動認證路由器與用戶認證路由器之間建立（lì）加（jiā）密隧（suì）道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進入該（gāi）APN。隻有GPRS專網卡才能進入該APN網絡，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器（qì），作為內部用戶接（jiē）入的遠程認證服務器（或在APN路（lù）由器內，啟（qǐ）用路（lù）由器本地認證功能）。隻有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內（nèi）部安全。
用戶在內部建立DHCP服務（wù）器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為（wéi）通過認證的用戶分（fèn）配用戶內部地址。
端到端（duān）加密：移動終端和服（fú）務器平（píng）台之間采用端到端加密，避免信息在整個（gè）傳（chuán）輸過程中可能的泄漏。
雙方（fāng）采用防火牆進行隔離，並（bìng）在防火牆（qiáng）上進行IP地址和端口過濾。
2．APN業務流程
GPRS專網（wǎng）係統終端上網登錄服務器平台的流（liú）程為：
1）用戶發出GPRS登錄（lù）請（qǐng）求，請求中包（bāo）括由（yóu）移動公司為（wéi）GPRS專網係統專門分配的專網APN；
2）根（gēn）據請求中的APN，SGSN向（xiàng）DNS服務器發（fā）出查（chá）詢請求，找到與企業服（fú）務器平台連（lián）接的GGSN，並將用（yòng）戶請求通過GTP隧道封裝（zhuāng）送給GGSN；
3）GGSN將用（yòng）戶認證信（xìn）息（包括手機號碼、用戶賬號、密（mì）碼等）通過專線送至Radius進行認（rèn）證；
4）Radius認證服務器看到手（shǒu）機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求，向DHCP服務器請求分配用（yòng）戶地址；
5）Radius認證通（tōng）過後，由Radius向GGSN發送攜帶（dài）用戶地址的確認信（xìn）息；
6）用（yòng）戶得到（dào）了（le）IP地址，就可（kě）以攜帶數據包，對GPRS專網係統信息查詢和業務處理平台進行訪問。
第六部分（fèn） 結（jié）束語
以GPRS為（wéi）基礎的無線數據係統有很廣泛的應用，GPRS使互聯網進入無線領域，一（yī）直延伸到手掌上。除了支持傳統的（de）互聯網應用，GPRS也可使無（wú）線終端支持B2B、B2C的電子（zǐ）商務和電（diàn）子支付、股票交易、銀行轉帳等應用。GPRS同樣可以應用於公司內部網(INTRANET)，基於IP的遠程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速（sù）率的數據傳輸服務都可以應用，如對電力係統自動化、工（gōng）業監控（kòng）、交通管（guǎn）理（lǐ）、氣象、金融、環保監測、煤礦、油田、證券等行業領（lǐng）域的應用。
隨著（zhe）人們（men）生活水（shuǐ）平（píng）的提高，高科技技術的運用。很多物品的庫存量越來越多，象糧食等物品堆積在倉庫裏，如果不進行妥善的 保管，就會造成不必要的損失，這就需要對（duì）其進行監（jiān）控。可（kě）想而知，這需要很大的人力、物力。隨著計算機的普及，自動監測係統 也被運用在倉庫等地方，這（zhè）就減少了大量的人力、物力。使用計算機自動監測係統，對糧（liáng）倉內的溫度、濕度的測量，由計（jì）算機實現（xiàn）庫內溫（wēn）度濕度的高（gāo）低超限報警，並可智能地控製風機（jī）、穀物冷卻器（qì）及糧食幹燥機等輔助設計，從而使倉內糧食達到並保持安（ān）全的（de）儲藏條件（jiàn）。
通過GPRS網絡，主（zhǔ）控室計算機可集（jí）中監測顯示各糧倉的溫濕度實時值、平均值及各個傳感器的短路、斷路信息和實時報警信（xìn）息等（děng），並進行（háng）曆史數據存儲及查詢、打印。
第二部分 GPRS網絡簡介
GPRS是通用分組無（wú）線業務(GeneralPacketRadioseservice)的英文簡稱，是（shì）在現有GSM係統（tǒng）上發（fā）展出來的一種新（xīn）的承載業務，目的（de），是為GSM用戶提供分組形式的（de）數據業（yè）務。GPRS采用與GSM同樣的（de）無線調製標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構。這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業（yè）務信（xìn）道極其相似（sì），因此現（xiàn）有的基站子係統(BSS)從（cóng）一開始就可（kě）提供全（quán）麵的GPRS覆蓋。GPRS允（yǔn）許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一（yī）種高效、低（dī）成本的無線分組數據業務（wù）。特別適用於間斷的、突發性的和頻繁的、少（shǎo）量的數據傳輸（shū），也適用於偶爾的大數據量傳輸。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優點。
第三部分 廈門才茂GPRS DTU 產品特點
廈門才（cái）茂GPRS DTU是基於移動（dòng）GPRS網絡，針對工業監控（kòng）、交通管理、金融等行業的數據通信的應用開發的。與數據中（zhōng）心的接口設備一起提供透明數據傳輸通道，組成用戶專（zhuān）用數（shù）據網絡。
DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接（jiē）口，內置式，適用於（yú）各種應用的二次開發。
DTU原理框圖參見（jiàn）下圖（tú）：
32位 ARM9處理器（qì）
64M Sram & 16M Flash
Siemens公司高性能工業級GPRS模塊MC39I
產品特點：
采用（yòng）低功耗高（gāo）性能的嵌入式處理器，可高速處理協議和大量數據
內嵌標準的TCP/IP協議棧，數（shù）據終端永遠在線
支持全透明方式下多中心數（shù）據傳輸
支持根（gēn）據域名（míng）和IP地址訪問中心（xīn）
多種工（gōng）作模式選擇，使用方便、靈活
軟硬件看（kàn）門狗（gǒu）設計，保證係統穩定
采用5V~35V電壓，供電電源適應性更寬
抗幹擾設（shè）計，適合電磁環境惡劣的應用需求
方便的（de）係統配置和維護借口
支持串（chuàn）口軟件升（shēng）級和遠程維護
第四部（bù）分（fèn） 係統組成
GPRS無線網絡糧庫監控係統是國內（nèi）先進的遠程監控技術，利用計算機技術、移動（dòng）通信技術、網絡通（tōng）訊技術、數據（jù）庫技術及測試技術建立的軟硬件相結合平台。該係統運用數（shù）字移動通信技術，改（gǎi）變了一線一測點的模擬信號傳輸結構並導入移動通信技術，在主機與分機之（zhī）間實現無線通訊。具有儲糧物態檢測，機械通風控製（zhì）、超值報警、遠程信息傳輸（shū）等功能，同時開展糧倉氣流分析（xī）、糧堆發熱結露分析等擴充功能的開發與研究。它代表了糧情測控的國內領先水平和發展方向。
針對中央（yāng）直屬儲備糧食倉庫監管量大、倉庫布點分散、空間距離遙遠和糧食監測參（cān）數繁多等特點，我們設計了用GPRS無（wú）線網絡的（de）方式實現糧庫現場參數的數（shù）據采集和遠程傳輸方案，真正（zhèng）實現了糧庫的多（duō）點、遠程（chéng）、實時、同步的現（xiàn）場數據傳輸（shū），方便、快捷、經濟（jì）、可靠、安全的進行糧庫的分布式集中測控。
（一）係統結構框圖
（二）係（xì）統說（shuō）明
整個糧庫遠程監控係統如上圖所（suǒ）示由三部分組成：現場采集控製部分、GPRS 數據傳輸部（bù）分、監控中心。
客（kè）戶通過數據采集設備PLC完成與 GPRS DTU 的數據交互。PLC 將糧庫裏各信息（xī）參數實時采集後通過 RS-485 (RS232/RS442/TTL可（kě）選) 串口通信方（fāng）式定（dìng）時（shí）將數據送往 GPRS DTU，在由DTU通過（guò）Internet轉發到數據中心；同時，PLC 實時接（jiē）收由中心（xīn）通過 GPRS DTU 傳（chuán）輸發來的數據指令完成相應控製功能。
監控中心通過GPRS DTU接收來自各糧庫的信息數據，並對數據進行存儲、曆史趨勢分析（xī）、報表打印等。
（三）係統（tǒng）主要功能（néng）
遠程自動監（jiān）測功能：能根（gēn）據用（yòng）戶的要求，對糧（liáng）庫的現（xiàn）場數據進行采集、統計、 分析、並自動生成（chéng）各種報表和圖表，建立和存儲糧庫的倉儲曆史檔案；故障告警和提示功 能：能監測現場糧情，並上（shàng）報管理中（zhōng）心，通知庫管人員前（qián）去處理；
遙測功能：能在糧（liáng）庫管理中心對轄區內各糧庫的（de）溫度、濕度、蟲情、庫容、陳化（huà）度（dù）、水分、煙霧和防盜等進行測量；
遙控（kòng）功能：能對現場設備進行操（cāo）作控製，例如（rú）啟動通風、除濕、噴（pēn）灑及安全保護裝置，報 警、切斷電源等；
A.公網方案
中心用一個（gè）服務器組（zǔ）作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網連接，采用公網固定 IP 或者公網（wǎng）動態 IP+DNS 解析服務。此種方案（àn）先向 INTERNET 運（yùn）營商（shāng）申請 ADSL 等寬帶業（yè）務。 1) 中心公網固定IP：監控點直接向中心固定（dìng） IP 發起連接。運行可靠穩定，推薦此（cǐ）種方案。（固定 IP 費用（yòng）比較貴） 2) 中心公（gōng）網動態 IP+DNS 解析服務：大部分 IP 都是動態（tài）的，而且費用相（xiàng）對便宜。 客戶先與 DNS 服務商聯係開通動態域名，動態域名解析軟件網址如下：（可以先申請（qǐng）免費的（de）二級域名進行測試）
花生殼域名解析 http://www.oray.net/mian
88IP 域名（míng）解（jiě）析 http://www.88ip.com/
注（zhù）意：監控點先采用域（yù）名尋（xún）址方式連接 DNS 服務（wù）器，再由 DNS 服務器找（zhǎo）到中心公網動態 IP，建立連（lián）接。此種方式可以大大節約（yuē）公網固（gù）定（dìng） IP 的費用，但（dàn）穩定性受（shòu）製於 DNS服務器的穩（wěn）定，所以要尋找可靠的 DNS 服務（wù）商。
B.專網方案
1、根據客戶內部網對網絡安全（quán）的特殊（shū）要求，決（jué）定采（cǎi）用中國移動GPRS網絡（luò）的專用APN形式入網：
通過一條2M專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在移動認證路由器與用戶認證路由器之間建立（lì）加（jiā）密隧（suì）道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進入該（gāi）APN。隻有GPRS專網卡才能進入該APN網絡，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器（qì），作為內部用戶接（jiē）入的遠程認證服務器（或在APN路（lù）由器內，啟（qǐ）用路（lù）由器本地認證功能）。隻有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內（nèi）部安全。
用戶在內部建立DHCP服務（wù）器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為（wéi）通過認證的用戶分（fèn）配用戶內部地址。
端到端（duān）加密：移動終端和服（fú）務器平（píng）台之間采用端到端加密，避免信息在整個（gè）傳（chuán）輸過程中可能的泄漏。
雙方（fāng）采用防火牆進行隔離，並（bìng）在防火牆（qiáng）上進行IP地址和端口過濾。
2．APN業務流程
GPRS專網（wǎng）係統終端上網登錄服務器平台的流（liú）程為：
1）用戶發出GPRS登錄（lù）請（qǐng）求，請求中包（bāo）括由（yóu）移動公司為（wéi）GPRS專網係統專門分配的專網APN；
2）根（gēn）據請求中的APN，SGSN向（xiàng）DNS服務器發（fā）出查（chá）詢請求，找到與企業服（fú）務器平台連（lián）接的GGSN，並將用（yòng）戶請求通過GTP隧道封裝（zhuāng）送給GGSN；
3）GGSN將用（yòng）戶認證信（xìn）息（包括手機號碼、用戶賬號、密（mì）碼等）通過專線送至Radius進行認（rèn）證；
4）Radius認證服務器看到手（shǒu）機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求，向DHCP服務器請求分配用（yòng）戶地址；
5）Radius認證通（tōng）過後，由Radius向GGSN發送攜帶（dài）用戶地址的確認信（xìn）息；
6）用（yòng）戶得到（dào）了（le）IP地址，就可（kě）以攜帶數據包，對GPRS專網係統信息查詢和業務處理平台進行訪問。
第六部分（fèn） 結（jié）束語
以GPRS為（wéi）基礎的無線數據係統有很廣泛的應用，GPRS使互聯網進入無線領域，一（yī）直延伸到手掌上。除了支持傳統的（de）互聯網應用，GPRS也可使無（wú）線終端支持B2B、B2C的電子（zǐ）商務和電（diàn）子支付、股票交易、銀行轉帳等應用。GPRS同樣可以應用於公司內部網(INTRANET)，基於IP的遠程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速（sù）率的數據傳輸服務都可以應用，如對電力係統自動化、工（gōng）業監控（kòng）、交通管（guǎn）理（lǐ）、氣象、金融、環保監測、煤礦、油田、證券等行業領（lǐng）域的應用。