摘要：及时准确的对燃气用气量进行抄表，准确的反应客户的用气信息是燃气行业远程抄表系统的焦点问题。本文介绍以UNIX系统及INTERNET为平台，开发的SCHX远程抄表监控系统在燃气行业的成功应用，对其系统结构、功能、设计及实现技术进行了讨论，并对燃气行业远程抄表监控系统进行了深入的研究。
本文关键字：UNIX系统、GPRS、无线数传、INTERNET、远程抄表监控系统
一、前言
目前，远程抄表监控系统已广泛应用在能源生产生活的各个领域，自来水、电力、燃气行业都可以看到它的踪影。这些远程抄表监控系统大多是基于WINDOWS平台上的无线手持、局部GPRS或者局部无线数传、有线组网模式的远程抄表监控系统。但这种形式存在着很多不足，首先基于WINDOWS平台的系统在稳定性、安全性比较差。如果采用的是远程无线手持这种半人工操作模式，其及时性、可操作性、数据可靠性也不高而且受楼层高低、环境、人为影响的因素很大；其次是施工难度大、施工成本较高；再其次是系统的维护、升级、可扩展性差；另外管理单位不能通过INTERNET远程监控和数据采集。正由于存在成本偏高和技术障碍，使远程抄表监控系统在推广应用中遇到一些难题。
四川恒芯科技有限公司在GPRS业务的基础上，结合无线数传组网方式，以UNIX系统及INTERNET平台，采用磁敏自保持开关式传感技术、RS-485总线方式研制的SCHX远程抄表监控系统，可以较为圆满的解决上述问题。首先GPRS系统费用较低。GPRS建立链路以后，相当于专线直接接入因特网，利用TCP/IP协议，数据可靠而且稳定。同时系统采用INTERNET技术可以实现远程的监控和采集。而且信息管理中心的服务器只需要是普通的接入因特网的基于UNIX系统的主机，大大节省了服务器端的开销和系统的稳定性、可靠性、安全性。
GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分组无线业务的简称，是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术。GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，支持TCP/IP协议，无需经过PSTN（公用电话交换网）等网络的转接，可直接与Internet网互通。因此GPRS业务在远程测试、环境监测、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。
UNIX操作系统以稳定、可靠和开放的特性，使其成为企业关键性业务的主要系统平台，遍布银行、保险、邮电、税务、铁道、海关、水利、教育、政府、零售业、制造等各个行业。近年来，随着广大客户, 尤其是关键领域的关键应用客户对系统可用性要求的不断提高，采用 UNIX上真正高可用性解决方案，也就变得越来越重要和迫切。燃气行业也不例外，因此，SCHX远程抄表监控系统结合燃气行业客户对系统的实际需求，在 UNIX平台上开发出了远程抄表监控系统，并且在燃气领域得到广泛的应用。
二、SCHX远程抄表监控系统设计实现方案
SCHX远程抄表监控系统主要应用于燃气行业，系统以UNIX系统及INTERNET为平台，采用多层架构分布实现。其组成主要包括：远传表、采集器、采集终端、集中器、远程通信模块和基于UNIX系统及INTERNET为平台的数据通信监控采集中心。
１、 系统结构示意图如下：
２、终端硬件设计
系统采用磁敏自保持开关式传感技术，将天然气基表的机械传动式计数转换成脉冲输出，采集器通过对脉冲计数而达到燃气消费的计量。
采集终端通过RS-485总线方式和各采集器连接，向采集器发布控制命令和采集远传表的用气数据。
集中器以无线数传方式与各采集终端连接，作为监控中心和采集器通信的中继设备。采集终端接收监控中心的控制命令，又把收集的数据和命令执行结果返回到监控中心。
远程通信模块主要包含GPRS无线模块、SIM卡和串口模块三部分
３、终端软件设计
数据终端必须具备以下基本功能：自动登录GPRS网络，自动向数据中心注册，进行数据传输。脉冲计数、接受监控中心指令并执行相应的操作、传输和校验远程表的数据。
４、传输数据
系统考虑施工的难度、系统的稳定、组网建设成本等问题。采用无线数传组网和GPRS网络相结合的模式。系统在采集终端和集中器之间采用无线数传组网的模式，集中器和监控中心采用GPRS通讯的模式。由于GPRS支持TCP/IP协议，所以通过收发IP数据包来传送数据，此时，终端系统向GGSN发送的所有包含IP报文的PPP报文都会被传送给Internet网中相应的IP地址，从而完成终端系统向远程监控中心通过互联网传输数据的过程。
５、电源设计
由于采集终端是需要带电工作的，为了保证在长时间内停电情况下工作，系统必须解决电源供给问题。系统采用UPS电源模式，即使在停电情况下也可以保证采集器的正常工作，不影响系统的数据采集过程，保证系统的稳定运行。
６、监控采集中心设计
监控中心作为数据主控中心，以INTERNET为平台，以移动数据通信（GPRS）的方式与各集中器连接。除了用户抄表外，还包括校时、校表、开阀、关阀、监控、报警等，均可在有互联网接入的地方实现远程操作。
三、SCHX远程抄表监控系统的特点
1、采集终端与采集器采用RS-485总线，是当前远程控制的最佳模式之一，它比电力载波通信和无线数传成本低，而且要可靠得多；与M-BUS总线相比，它也有供电容易的优点，只要5V供电就行了，而M-BUS需要12V供电。
2、 采集终端与集中器之间采用无线数传方式，这也是SCHX远程抄表监控系统较之其它抄表系统的一个特点。作为一个居民小区，在一个楼宇之间布线，要么地下管道布线，要么空中架线，施工难度和美观都不允许工程采用这样的方案。SCHX远程抄表监控系统采用无线数传，使各楼宇之间完成了通信，无线数传可视距离1000米，在有障碍物阻隔的情况下，也可达300米左右，其误码率小于1‰。
3、 集中器与监控中心通信采用GPRS方式，GPRS是近两年才开始应用，而且是成熟的无线数据通信技术，它具有低成本、高可靠、免维护的特点，有着很强的生命力。但真正应用于远程抄表监控系统的还不是很多。
4 、软件系统的可靠与否，是决定远程抄表监控系统的成败的关键因素。率先将FreeBSD这种先进的坚如磐石的开源UNIX系统及INTERNET应用于天然气行业的远程抄表监控，后台数据库系统也采用了最强大的开源数据库PostgreSQL。开源平台的应用一直是我国政府所大力支持的：不受制于他人，系统安全、稳定可控、成本低廉。SCHX远程抄表监控系统，服务器端程序完全在FreeBSD下实现。为满足远程抄表监控系统在高效性、稳定性、可靠性的特殊要求，开发了基于PostgreSQL的数据库连接池、多进程调度程序、线程池等。
四、实现过程中的难点
1、系统实现的一个难点是登录GGSN的过程，即终端系统登录GPRS网关（GGSN）并与网关通过LCP，PAP，IPCP协议进行协商的过程
2、采集器及远传表的实现，系统要求远程表和采集器在性能上必须准确、稳定、可靠。这个过程是整个系统的关键和核心问题。
3、系统组网模式，这里直接关系到系统的稳定性和施工建设成本问题。
4、整个系统的连贯性、闭合性、可维护性及通讯的稳定性。
５、保证停电时采集器的延续工作和正常运行。
６、能够大范围、多点位、高效率的进行远程数据采集和控制。
五、 结束语
远程抄表监控系统在电力系统、燃气、自来水领域有着非常重要的作用，采用无线数传和GPRS相结合的组网技术，采用UNIX系统及INTERNET平台保证了整个系统的实时性、稳定性、可靠性、安全性、可维护性、进一步促进了远程抄表监控系统的智能化和信息化。
SCHX远程抄表监控系统使用的网络模式及通信平台，经过实践考核，是一种最优的方案之一，工程施工容易，抄表及控制稳定可靠。水表、电表 只改换采集器即可，可纳入同一系统的通信平台，完成三表集抄和监控。
对于国内特大城市，对于高层建筑来说，布线工程难度加大，最好的办法还是采用电力载波方式，但通信质量会受到一定程度影响，成本也有所增加。近几年国外很多大的IC制造商都在积极寻求新的电力载波方案，以突破通信瓶颈，而且目前已有较好的IC投入市场并进入应用领域，性价比将会得到明显地改善。
随着全社会经济的发展，人民生活水平的提高和技术的进步，远程抄表监控系统必将很快普及，更好地为全社会服务。
参考文献
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