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GPRS数据采集模块是基于GPRS网络研发的数据通讯产品。GPRS数据采集模块,将现场传感器的模拟量、开关量、继电器信号通过GPRS无线网络、Internet或综合性以太网远传至监控中心,可以直接通过各类通用型工业组态软件与远端现场传感器进行数据交流,无须定制驱动。
PLC则比数据模块更像个系统,因为是CPU主控
热电偶输出的是mV级电压信号。一般来说热电偶输入卡件与毫伏输入卡件相比多2个功能。一是线性补偿,热电偶卡的输出与温度呈线性对应而不是与电压对应;二是电偶卡带有热电偶冷端温度补偿功能。
RS485转模拟量,主要是传感器数据,比如艾宝物联的ABWL-FR40A,ABWL-FR80A;RS485转开关量,主要是或者控制开关状态信号,比如ABWL-ER44KA,ABWL-ER48等等。
传感器数据采集模块设计
传感器数据采集模块设计 一 功能概要 传感器数据采集模块主要涵盖以下功能: 传感器信息维护与设置 传感器状态识别与数据采集 在本模块设计时,主要需考虑兼容性问题: 1 可兼容图片、视频等多媒体数据采集 2 对于其它企业或科研院校的同类传感器,能在简单扩展或无需扩展的前提下兼容 二 传感器信息设置 主要可分为以下内容: 传感器基本信息 传感器名称 传感器编号 传感器厂家信息(生产厂家、生产时间等) 传感器类别 传感器型号 其它信息 传感器技术信息 测量单位 基准数值(基准值、基准温度) 测量极限(上下限) 工程值换算方法与参数 安装点位信息 其它信息 参考图: 三 传感器信息采集 主要可分为以下内容: 传感器状态信息 是否启用 传感器自检状态 网络连接状态 现场存储状态 其它状态 传感器数据采集 采集方式 采集时间 采集次数 工程值计算 数值存储 其它信息 参考图片:
DAQ系列PersonalDaqUSB数据采集模块
OMB-DAQ 系列 Personal Daq USB 数据采集模块 产品特点 多功能数据采集模块通过通用串行总线 (USB) 连接到 PC 超低功耗设计无需使用外部电源或电池 最远可距离 PC 5 米 (16.4 英尺 ) 高分辨率、 22 位模数转换器 用于直接热电偶测量的内置冷端补偿 频率/脉冲/工作周期测量值可高达 1 MHz* 使用方便的插拔式螺钉接线端子 与 PC 之间设有 500V 光学隔离, 保证了安全、无噪声测量 ±31 mV ~ ±20V 满量程范围内可对输入信号编程 带集电极开路输出的数字 I/O 线路可用于直驱应用 * 可扩展至 80 个模拟和数字 I/O 通道 * 使用 USB 集线器,最多可将 100 个模块连接到一台 PC,使总容量达到 8000 个通道 数字校准 ——不需要使用电位计或者无需调整 电子表格式的设置、采集和实时显示软件, PostVi
因此,主要用于数据传输的工业模块应用领域,远程数据采集模块模块比GPRS模块在速率上有明显优势。但是远程数据采集模块在工业领域的运用要远远落后于GPRS模块的应用。主要原因一方面远程数据采集模块网络的覆盖和建设不如GSM网络完善,另一方也是因为远程数据采集模块模块的成本早期远远高于GSM模块至少2-4倍,使得生产成本高很多。
国内初期,远程数据采集模块主要是韩国和欧洲公司提供,例如AnyData和Wavecom公司;近两年,国内的华为和中兴业推出了自己的高质量远程数据采集模块模块,才使得整体价格下浮。目前,常见的型号包括华为的EM200、Anydata的DTGS-800和Wavecom的Q2358/2438等模块。这些模块都具有远程数据采集模块 1X的数据传输功能,也都内置了TCP/IP通信协议栈。由于中国电信运营远程数据采集模块平台后,带动了业务迅猛增长,使得整个远程数据采集模块市场也迅速发展起来。
目前,远程数据采集模块主要应用于移动数据传输领域,包括车辆导航监控、智能抄表、远程数据采集等领域,尤其是在带宽要求比较高的多媒体传输领域,远程数据采集模块具有明显的带宽优势。
电力监控
油田监测
远程抄表
路灯监控
环境监测
气象监测
水利监测
热网监测
电表监测
机房监控
交通指示
煤炭监控
地震监测
车辆诱导
供水监控
高速公路监测
噪声实时监控
环保重点污染源监控
供水管网实时传输监控
电力配网自动化遥控系统
各类国内外带串口或485接口的PLC,RTU实现无线数据传输等
GPRS DTU最基本的用法是:在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡,DTU上电后先注册到GPRS网络,然后通过GPRS网络和数据处理中心建立连接。这条连接涉及了无线网络运营商,因特网宽 带供应商,用户公司的网络情况,以及用户的电脑配置等环节,因此要建立这条连接需要把各部分都配置好。
在本质上,DTU和数据处理中心建立的是SOCKET连接。DTU是SOCKET客户端,数据处理中心是SOCKET的服务端。SOCKET连接有TCP协议和UDP协议之分,DTU和中心要使用相同的协议,这个一般都有配置软件进行配置。
给DTU配置好中心的IP地址和端口号后,则把DTU通过串口和用户的设备相连。DTU和水文、电力、气象、环保等用户设备通过串口连起来放置在现场。
DTU上电后首先注册到移动的网络,然后发送建立SOCKET的请求包给移动,移动把这个请求发送到因特网。中心的服务端软件接收到请求后建立连接,并发送应答信息。
DTU发送的请求信息是因特网上的数据包,有一些原因会阻止中心收到连接请求包,这样也就不能建立连接。最常见的有中心的电脑上有杀毒软件、防火墙等把这些数据包给屏蔽了。另一是中心电脑是通过路由器上网的,在路由器上要设置数据转发。SOCKET连接建立后就可以双向通信了。
GPRS DTU上电后,首先读出内部FLASH中保存的工作参数(包括GPRS拨号参数,串口波特率,数据中心IP地址等等,事先已经配置好)。
GPRS DTU登陆GSM网络,然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后,GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说,GPRS DTU处于移动内网中,而且其内网IP地址通常是不固定的,随着每次拨号而变化。 我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备,通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。
GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接,并保持通信连接一直存在。 由于GPRS DTU处于移动内网,而且IP地址不固定。因此,只能由GPRS DTU主动连接数据中心,而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内,以便GPRS DTU一旦上电拨号成功,就可以主动连接到数据中心。
具体地讲,GPRS DTU通过数据中心的IP地址(如果是采用中心域名的话,先通过中心域名解析出中心IP地址)以及端口号等参数,向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后,GPRS DTU即认为与中心握手成功,然后就保持这个通信连接一直存在,如果通信连接中断,GPRS DTU将立即重新与中心握手。
由于TCP/UDP通信连接已经建立,就可以进行数据双向通信了。
对于DTU来说,只要建立了与数据中心的双向通信,完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据,DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里,发送给数据中心。反之,当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时,从中取出数据内容,立即通过串口发送给用户设备。
通过有线的数据采集中心,同时与很多个GPRS DTU进行双向通信。这是目前GPRS DTU应用系统中最为常用的方式。
(1)内部集成TCP/IP协议栈
GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统,从硬件上,它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合;它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。
(2)提供串口数据双向转换功能
GPRS DTU提供了串行通信接口,包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式,而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式,也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送,而不需要改变原有的数据通信内容。因此,GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接,而且不需要对用户设备作改动。
(3)支持自动心跳,保持永久在线
GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线,因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能,这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线(当长时间没有数据通信时,移动网关将断开DTU与中心的连接,心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包,以保持连接不被断开)、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。
(4)支持参数配置,永久保存
GPRS DTU作为一种通信设备,其应用场合十分广泛。在不同的应用中,数据中心的IP地址及端口号,串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS DTU都应支持参数配置,并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内(一般为FLASH或EEPROM等)。一旦上电,就自动按照设置好的参数进行工作。
GPRS DTU使用场合一般可以从以下几个实际应用角度来讲:
(1) 现场只能使用无线通信环境
当数据采集现场的设备需要在移动中工作,或者采集现场处于野外等情况下,无法提供有线通信的环境。这个时候,采用GPRS无线网络就可能是一个好的选择,因为GPRS网络的覆盖率在国内已经很高,全国大部分地区均有GPRS信号覆盖。
(2) 现场终端的传输距离分散
由于GPRS网络是覆盖全国的公共网络,因此采用GPRS来传输数据的一大优势就是现场采集点可以分步在全国范围,数据中心与现场采集点之间的距离不受限制。无线公网通信(包括GPRS/CDMA网络,3G网络等)这个非常显著的优点是专用无线通信网络(比如数传电台,WiMax,WLAN等)无法达到的。
(3) 适当的数据实时性要求
国内GPRS网络,其传输数据的延时为秒级范围。在绝大部分时间下,GPRS数据通信的平均整体延时为2秒左右。也就是说,从GPRS DTU端发送的数据包将大致在2秒钟后到达数据中心。反之,从数据中的数据包也大致在2秒钟后到达GPRS DTU。
总的来说,GPRS这种实时性,可以满足大多数行业应用的要求。 但是,对于一些特定的应用系统,如果不能承受2秒左右的平均延时,那么GPRS通信方式就可能是不适合的。(另外,CDMA网络的传输延时也是1秒-2秒左右)。
从另一个角度来讲,如果我们要设计的系统希望通过GPRS网络来传输数据,那么就要在设计通信协议时候考虑这种延时的情况。
(4) 适当的数据通信速率
GPRS DTU与数据中心的数据通信速率一般在10kbps-60kbps之间。从也就是说,GPRS DTU可以持续不断地以10bps-60kbps的速度向中心发送数据,反之亦然。(补充说明:国内CDMA网络的数据通信平均速率可以达到40kbps-90kbps左右)从系统应用可靠性角度来讲,我们认为当应用系统本身的数据平均通信量在30kbps以内的时候,使用GPRS网络来进行数据传输是比较适合的。
也可以从另外一方面,例如果通过GPRS网络来进行远程传输数据,那么就需要把数据平均通信量控制在30kbps之内。(注意:这里的平均持续通信速率和瞬间通信速率是有区别的,与设备串口波特率也不是同一个概念)
以上的几点可以用于判断应用系统是否适合采用GPRS网络进行数据传输,如果这几个方面都比较符合的话,那么采用GPRS DTU进行数据传输是非常合适的。
通用分组无线电业务(GPRS)是在GSM基础上发展起来的移动分组数据接入因特网的技术,其实现方法被后来的3G所承袭,并且3G将IP多媒体业务也承载在GPRS上,因此,针对GPRS的技术研究和开发实现,成为移动核心网技术的重要发展方向。移动核心网分组域由GPRS服务支持节点(SGSN)和GPRS网关支持节点(GGSN)实体完成GPRS业务,而SGSN和GGSN之间的GPRS隧道协议(GTP)为多个移动台同时上网提供了多达232个连接,将移动台通过通用移动通信系统中陆地无线接入网(UTRAN)发起的分组数据协议(PDP)上下文连接,通过隧道技术导向因特网,屏蔽了移动台移动性对分组业务的影响,使所有的移动台都“透明”的连接到因特网上。因此,GTP隧道协议在2G和3G所提供分组业务的实现上都起着极其重要的作用。