才茂通信基于GPRS無線采集傳輸技術(shù)的

RTU污水處理遠程自動監(jiān)測方案

目錄

一、方案背景 4

二、方案思路 5

三、關(guān)于GPRS無線通信 5

3.1、GPRS（General Packet Radio Service）通用無線分組業(yè)務(wù) 5

四、關(guān)于無線遠程測控終端技術(shù) 6

五、應(yīng)用分析 6

六、系統(tǒng)組成 7

七、組網(wǎng)應(yīng)用 7

八、系統(tǒng)拓樸圖 8

九、系統(tǒng)功能 8

十、系統(tǒng)可行性 9

十一、RTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測報告： 9

十二、才茂資質(zhì) 10

附件一、才茂通信RTU無線遠程測控終端介紹 11

附件二、才茂通信RTU云設(shè)備管理平臺軟件介紹 13

摘要：本文提供了一種基于2G、3G、4G無線采集傳輸終端通信技術(shù)的水處理遠程監(jiān)測方案，簡要介紹了GPRS網(wǎng)絡(luò)的基本知識，無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端技術(shù)，描述了無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端RTU應(yīng)用于水處理的實現(xiàn)方法。通過實際應(yīng)用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：2G、3G、4G；無線采集傳輸；無線采集傳輸終端RTU；才茂通信RTU；

一、方案背景

隨著城市化建設(shè)的不斷推進與經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對城市環(huán)境保護的要求也越來越高。政府有關(guān)部門為此加強了污水處理的步伐，加大了治理力度。各地環(huán)保部門為了掌握水質(zhì)監(jiān)測和環(huán)境信息管理的需要，需對轄區(qū)內(nèi)各有關(guān)水質(zhì)利用遠程監(jiān)控技術(shù)進行監(jiān)測監(jiān)控，使其出水水質(zhì)符合污水處理標準并達標排放。

由于各環(huán)保部門轄區(qū)內(nèi)各污水處理設(shè)施相對分散，為便于監(jiān)測管理，系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)電腦、移動平板、手機APP等方式的操作管理，同時遠程監(jiān)控技術(shù)能實現(xiàn)對pH 、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的功能，系統(tǒng)要能實現(xiàn)對風機、水泵與自控系統(tǒng)等的故障信息的反映功能，并能實現(xiàn)對風機、水泵的遠程控制啟停功能等。 

二、方案思路

基于環(huán)境保護部門的實際需求，我們認為利用GPRS無線傳輸技術(shù)，基于移動運營商的無線網(wǎng)絡(luò)，采用具有無線遠程測控功能與技術(shù)的無線遠程測控終端設(shè)備（RTU）及其平臺管理系統(tǒng)，以便為環(huán)境保護部門的生活污水出水水質(zhì)提供實時的數(shù)據(jù)采集、傳輸、遠程管理與控制等功能，實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控的遠程管理。

三、關(guān)于GPRS無線通信

3.1、GPRS（General Packet Radio Service）通用無線分組業(yè)務(wù)

所謂GPRS，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，采用IP Over PPP實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的高速、遠程接入。作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信演變的過渡技術(shù)（2.5G），GPRS在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢。

GPRS有下列特點及優(yōu)點：

1）、中國移動全國范圍的GSM/GPRS電信網(wǎng)絡(luò)，覆號覆蓋面廣、信號強，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、靈活、方便且快速，能以低建設(shè)成本為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠程接入網(wǎng)絡(luò)的部署；

2）、傳輸速率高，GPRS數(shù)據(jù)傳輸平均速度可達到57.6Kbps，最高可達到115Kbps—170Kbps，完全可以滿足用戶應(yīng)用的需求，下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達到384Kbit/s；

3）、接入時間短，GPRS接入等待時間短，可快速建立連接，平均為兩秒；

4）、提供實時在線功能 “always online”，用戶將始終處于連線和在線狀態(tài)，這將使訪問服務(wù)變得非常簡單、快速；

5）、資費便宜，計費合理：GPRS是按流量計費的，GPRS用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。

GPRS業(yè)務(wù)，具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發(fā)性數(shù)據(jù)實時傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢，特別適合于頻發(fā)小數(shù)據(jù)量的污水處理監(jiān)測的實時傳輸，在其他行業(yè)上也有普遍特殊的應(yīng)用：

如：

電力系統(tǒng)城市中壓低壓電網(wǎng)實時監(jiān)控和自動補償

熱力熱網(wǎng)系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護

氣象實時監(jiān)測系統(tǒng)

城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)

煤氣調(diào)壓站實時數(shù)據(jù)采集和自動控制

智慧農(nóng)業(yè)信息化遠程監(jiān)測系統(tǒng)

……

四、關(guān)于無線遠程測控終端技術(shù)

無線遠程測控終端，其英譯為Remote Terminal Unit，通常簡稱為RTU，是一組應(yīng)用了集數(shù)據(jù)采集、遠程控制與無線通訊功能為一體的無線終端控制產(chǎn)品，屬終端控制系統(tǒng)，負責對現(xiàn)場信號、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測和控制。是構(gòu)成遠程監(jiān)控平臺系統(tǒng)的前端核心裝置，具有信號輸入輸出接口，可與各污水處理設(shè)施或裝置的傳感設(shè)備連接，由于其具有無線通訊功能，支持GPRS網(wǎng)絡(luò)（或3G、4G網(wǎng)絡(luò)），可直接連接以太網(wǎng)。RTU技術(shù)結(jié)合云設(shè)備管理平臺軟件，構(gòu)成一套完整的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，可很好地實現(xiàn)各環(huán)境保護部門對現(xiàn)場各相關(guān)污水處理監(jiān)測裝置的遙測、遙控、遙信和遙調(diào)等功能。

五、應(yīng)用分析

根據(jù)對各環(huán)保部門的多方實地考察與了解，以及我們與各地污水處理成功的項目案例來看，一般環(huán)保部門下轄的污水處理設(shè)施，分設(shè)于各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)街道或村級污水處理站。各污水處理設(shè)施有相關(guān)的污水處理傳感裝置，需要采集傳輸如pH 、DO、水溫、水量等，這類傳感裝置的數(shù)據(jù)一般為數(shù)字量數(shù)據(jù)，可以與RTU無線遠程測控終端設(shè)備的RS232或RS485直接連接傳輸。另因污水處理的需要，現(xiàn)場還有風機、水泵、自控系統(tǒng)等設(shè)備，當這些主要設(shè)備故障時，要能實時的反饋相關(guān)信息，并且要能夠?qū)ζ溥M行遠程啟動與關(guān)閉。這就要求RTU無線遠程測控終端設(shè)備要具備對設(shè)備的監(jiān)測與信息上報功能，同時還須具備標準變送器信號和電平信號跳變功能，以及RTU云設(shè)備管理平臺軟件具有遠程控制的功能。

六、系統(tǒng)組成

本方案系統(tǒng)主要由RTU無線遠程測控終端設(shè)備、GPRS無線通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)通信設(shè)備、服務(wù)器及RTU云設(shè)備管理平臺軟件等組成。

6.1、各水質(zhì)傳感裝置、風機、水泵、自控系統(tǒng)等；

6.2、RTU無線遠程測控終端設(shè)備；

6.3、GPRS無線網(wǎng)絡(luò)及有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；

6.4、服務(wù)器；

6.5、RTU云設(shè)備管理平臺軟件；

七、組網(wǎng)應(yīng)用

7.1、設(shè)備的連接：各污水處理設(shè)施pH 、DO、水溫、水量傳感裝置通過RS232或RS485接口與才茂通信的RTU一對一連接；

7.2、服務(wù)端的部暑：在監(jiān)控中心這一端，分配一套機架式服務(wù)器作為服務(wù)器硬件設(shè)備。服務(wù)器硬件設(shè)備用于部暑RTU云設(shè)備管理平臺軟件，該平臺軟件為B/S架構(gòu)，用于管理接收及發(fā)送傳感裝置采集傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

7.3、數(shù)據(jù)通道的架設(shè)：給服務(wù)器這一端申請使用一個固定IP地址，在與服務(wù)器連接的路由器這一端開設(shè)一個未曾使用的端口號，將這個服務(wù)器的IP地址與端口號配置到才茂通信的RTU，當RTU相關(guān)設(shè)備啟用時，數(shù)據(jù)通過此通道傳輸；

7.4、數(shù)據(jù)的傳輸：當RTU啟用時，即會通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心服務(wù)器建立透明傳輸通道，此時RTU即能夠收到來自各傳感裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過RTU本身的無線遠距離數(shù)據(jù)透傳功能，將數(shù)據(jù)原封不動的發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器，運用RTU云設(shè)備管理平臺軟件的功能，也可以發(fā)送控制指令給RTU，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、處理、控制與統(tǒng)計；

八、系統(tǒng)拓樸圖

九、系統(tǒng)功能

遠程自動監(jiān)控平臺系統(tǒng)，主要可實現(xiàn)以下功能：

9.1、RTU無線遠程測控終端設(shè)備:

RTU無線遠程測控終端設(shè)備集成了模擬信號采集、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、計數(shù)和無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測控裝置，支持以太網(wǎng)通信，串口通信，RS485 通信和4G/3G/2G 無線數(shù)據(jù)通信于一體。

可以直接接入各種傳感器、標準變送器信號、儀表等輸出的模擬信號、電平信號、干觸點、脈沖信號等。

可實現(xiàn)對pH、DO、水溫、水量等數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。

與各水泵、風機連接，通過遠程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實現(xiàn)對水泵、風機的遠程控制啟動或停機工作。

9.2、RTU云設(shè)備管理平臺軟件 功能

RTU云設(shè)備管理平臺軟件具有用戶管理、系統(tǒng)管理、采集控制、遠程升級、遠程配置、主動報警、主動上報等功能。

與才茂通信RTU無線遠程測控終端設(shè)備系列設(shè)備配套使用。能夠?qū)崿F(xiàn)對各類傳感 器的數(shù)據(jù)采集與無線傳輸，實現(xiàn)遠程監(jiān)測控制與管理功能。

可根據(jù)管理對象的不同，設(shè)置不同的訪問權(quán)限，如基本操作員只具有采集控制、遠程配置、查詢、統(tǒng)計等基本功能，管理員除具有這些操作功能外，還具有高級管理、遠程升級、注冊管理與用戶管理等功能。

可設(shè)定是否允許主動上報的動作、設(shè)定上報的內(nèi)容、上報的網(wǎng)絡(luò)方式（手機報警+系統(tǒng)報警）、上報的時間間隔、上報信息的接收的手機號碼等條件。當與風機、水泵或其他自控系統(tǒng)設(shè)備連接，可以實時反應(yīng)該設(shè)備的故障信息。

通過遠程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實現(xiàn)對水泵、風機的遠程控制啟動或停機工作。

具有查詢統(tǒng)計功能，可按月或時間段對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢并匯總形成報表，也可實現(xiàn)每座設(shè)施污水處理數(shù)量日、月等的統(tǒng)計，形成報表以供管理決策使用。

十、系統(tǒng)可行性

基于此，利用2G/3G/4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，基于服務(wù)端應(yīng)用寬帶有線網(wǎng)絡(luò)提供固定IP或者動態(tài)IP（可用域名綁定）以及端口號，將這些服務(wù)端參數(shù)設(shè)置在才茂通信RTU無線遠程測控終端設(shè)備上，利用它能夠自動解析域名地址，連接到服務(wù)端的RTU云設(shè)備管理平臺軟件，可以為環(huán)境保護部門的生活污水出水水質(zhì)提供實時的數(shù)據(jù)采集、傳輸、遠程管理與控制等功能，實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控的遠程管理，是一套上佳的遠程自動監(jiān)控平臺方案。

十一、RTU系列產(chǎn)品資質(zhì)與檢測報告：

無線通信在線維持專利技術(shù)

國家強制3C認證

EMC檢測報告

著作版權(quán)證書

摩爾實驗室高低溫檢測報告

福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院檢測報告等

RTU創(chuàng)新產(chǎn)品獎

深圳比亞迪用戶測試報告

十二、才茂資質(zhì)

公司榮譽：

2009 年公司GPRS DTU 產(chǎn)品被評為“創(chuàng)新產(chǎn)品獎”；

2011 年被評為“中國工控行業(yè)客戶滿意最好供應(yīng)商”；

2012 年公司成為“中國質(zhì)量萬里行”會員；

2013 年公司成為“智能輸配電設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”會員；

2010 年被國家認定的高新科技企業(yè)；

2010 年被國家認定的雙軟企業(yè)企業(yè)；

公司擁有1 項保持設(shè)備穩(wěn)定的專利技術(shù)證書和12 個軟件著作版權(quán)證書；

全國設(shè)立了9 大區(qū)域辦事處，66個代理商，方便為客戶提供近距離貼心服務(wù)；

公司注冊資本1280 萬；廈門市重點扶持高新科技企業(yè)；

12 年的行業(yè)研發(fā)積累和行業(yè)應(yīng)用考驗。

附件一、才茂通信RTU無線遠程測控終端介紹

才茂通信CM550系列智能無線遠程測控終端(以下簡稱無線RTU）是廈門才茂通信科技有限公司經(jīng)過多年的實踐及工程應(yīng)用，為滿足市場需求而自主研發(fā)的集數(shù)據(jù)采集、遠程控制與無線通訊功能為一體的無線終端控制產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品集成了模擬信號采集，開關(guān)量輸入，開關(guān)量輸出，脈沖計數(shù)，支持以太網(wǎng)通信，串口通信，RS485通信和4G/3G/2G無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測控裝置，可以直接接入各種傳感器、標準變送器信號、儀表等輸出的模擬信號、電平信號、干觸點、脈沖信號等，是實施無線測控的最好選擇。

CM550系列采用高性能的工業(yè)級32 位通信處理器和工業(yè)級無線模塊，以嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺。設(shè)備提供在線維持技術(shù)，保持數(shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時候暢通，實現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)采集和控制功能。

該產(chǎn)品擁有工業(yè)級處理器和智能三級保護，它不但通過電力3000V 電擊測試，還擁有無線通信在線維持裝置專利技術(shù)，產(chǎn)品通過國家強制性產(chǎn)品認證，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。

該產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網(wǎng)監(jiān)控、燃氣監(jiān)控、水利監(jiān)控、環(huán)保檢測、氣象檢測、地震監(jiān)測、交通控制等等行業(yè)。

才茂通信RTU功能優(yōu)勢：

1）金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計；符合電力安規(guī)要求；防護等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域；

2）串口ESD 保護：RS232/RS485/TTL/RS422,內(nèi)置15KV ESD 保護；

3）UIM/SIM 卡ESD 保護：1.8V/3V/5V 標準的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD 保護；

4）三層系統(tǒng)保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護）系統(tǒng)保護的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；

5）完全工業(yè)級設(shè)計生產(chǎn)，支持寬電壓5-32V供電；

6）高速處理CPU：采用高速性能工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題；

7)超大內(nèi)存：FLASH64Mbits，SDRAM，256Mbits（不同型號內(nèi)存不同），有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失；

8）通信模塊均采用工業(yè)級無線模塊，所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證；

9）完善的網(wǎng)絡(luò)支持：支持GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD七大無線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同行業(yè)客戶的全方面需求；

10）豐富的接口類型：支持串口RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、USB接口， 滿足客戶應(yīng)用現(xiàn)場不同接口需求；

11）支持6路計數(shù)器輸入、8路開關(guān)輸入量、8路模擬輸入量、4路數(shù)字輸出量、2路PWM輸出、4路繼電器輸出；

12）支持GPS/北斗定位；

13）支持ZIGBEE 低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊；

14)DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS；規(guī)避了因為選擇的DNS服務(wù)器異常而導致RTU設(shè)備宕機的嚴重現(xiàn)象；

15）支持固定IP 通信方式；支持DDNS 動態(tài)域名通信方式；

16）支持雙數(shù)據(jù)中心備份及多數(shù)據(jù)中心（8 個）接受數(shù)據(jù)，最大支持發(fā)送中心達256 個；

17）遠程喚醒：支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡(luò)連接；

18）完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低；

19）EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過EMC測試；

20）支持短信遠程配置，遠程控制；支持短消息告警；

21）智能防掉線。支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設(shè)備永遠在線；

22）支持批量配置功能；

附件二、才茂通信RTU云設(shè)備管理平臺軟件介紹

RTU云設(shè)備管理平臺軟件，是廈門才茂通信科技有限公司經(jīng)過多年的實踐及用戶使用，為滿足市場需求而自主研發(fā)的管理軟件，具有用戶管理、系統(tǒng)管理、采集控制、遠程升級、遠程配置、主動報警、主動上報等功能。可與才茂通信RTU系列配套使用。RTU產(chǎn)品集成了模擬信號采集、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、計數(shù)和無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測控裝置，可以直接接入各種傳感器、標準變送器信號、儀表等輸出的模擬信號、電平信號、干觸點、脈沖信號等，是實施無線測控的最佳選擇。

軟件基于B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，基于網(wǎng)頁版瀏覽方式，可在任意能夠上互聯(lián)網(wǎng)的電腦、手機或移動終端登錄使用。系統(tǒng)部暑方便，使用靈活，僅須開放互聯(lián)網(wǎng)訪問地址，外網(wǎng)即可訪問。同時免費提供系統(tǒng)接入端口或軟件開發(fā)接口，利于信息化的組建與擴展，可與其他管理系統(tǒng)對接。

RTU云設(shè)備管理平臺軟件，根據(jù)管理對象的不同，設(shè)置不同的訪問權(quán)限，如基本操作員只具有采集控制、遠程配置、查詢、統(tǒng)計等基本功能，管理員除具有這些操作功能外，還具有高級管理、遠程升級、注冊管理與用戶管理等功能。

RTU設(shè)備與各水泵、風機連接，通過RTU遠程監(jiān)控平臺管理軟件的PWM功能或繼電器功能，可實現(xiàn)對水泵、風機的遠程控制啟動或停機工作。通過平臺軟件的主動上報功能，可設(shè)定是否允許主動上報的動作、設(shè)定上報的內(nèi)容、上報的網(wǎng)絡(luò)方式（手機報警+系統(tǒng)報警）、上報的時間間隔、上報信息的接收的手機號碼等條件。當與風機、水泵或其他自控系統(tǒng)設(shè)備連接，可以實時反應(yīng)該設(shè)備的故障信息。

RTU云設(shè)備管理平臺軟件具有查詢統(tǒng)計功能，可按月或時間段對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢并匯總形成報表，以供管理決策使用。