基于GPRS INTRENET的煤气监测与预警系统探索
摘要：文章提出了一项煤气监测与预警系统设计方案。结合GPRS无线传输技术与INTP，ENET网络，融合socket通信机制和多线程处理的后台管理程序，实现煤气浓度的监测与预警。
关键词：GPRS；INTRENET；socket；多线程；煤气监测；预警
 
每年，我国因为煤气泄露导致的中毒与火灾事故造成了巨大的经济损失和人员死亡。如果能够有一套完善的煤气自动监测与预警系统，在煤气泄露时及时通知相关人员进行处理，就能够最大限度的减少事故造成的伤害。本系统利用GPRS传输采集的煤气浓度数据到INTERNET数据中心，数据中心通过短信等方式通知相关人员进行处理。
1　本系统建立的目标
系统实现远程控制DTU和煤气浓度探头并且采集数据；系统应用中国移动GPRS网和互联网把
终端采集的数据输入管理计算机；系统的后台管理程序自动对接收的数据进行处理，存入管理计算机数据库，并转换成不同的报警级别；管理计算机根据报警级别生成短信息，自动通知相关人员处理事故；系统的数据库比较庞大，存储用户权限、采样数据、DTU和系统日志等多项信息；系统的扩展功能提供科学的数据分析，自动生成图表，并提供上传下载功能，生成日志报告发布到相应网站和部门。
2　系统的框架分析与设计
基于GPRSffNTRENET的煤气监测与预警系统通过煤气浓度探头采集煤气浓度数据信息，采集的信息经过GPRS DTU数据转换模块转换为GPRS数据，再经GPRS--网络X联网网关转换为IP数据，通过互联网进入管理计算机，管理计算机根据煤气浓度产生不同等级的预警信息，通知相关人员进行处理，相关人员把处理结果反馈给数据中心，解除安全警报。
2.1　系统硬件
①数据采集终端(GPRS DTU)和煤气浓度探头。数据采集终端(GPRS DTU)和煤气浓度探头放置在煤气用户家中。一个socket通信在哪一层GPRS DTU站点可以和N个煤气浓度探头对应，DTU和煤气浓度
探头之间通过modbus总线相连，DTU和煤气浓度探头之间互相传递的是485总线类型数据。煤气浓度探头采用先进的计算机技术，对煤气浓度计量统计，并可进行信息输出。煤气浓度探头提供RS-485通信接口，主要采用数字输出方式。可以将液晶显示屏上的所有数据，包括瞬时浓度、最高浓度、最低浓度等输出。本系统的DTU从外面采购，它可以接受煤气浓度探头输出的数据，并提供GPRS无线通信接口，把485总线类型数据转换为GPRS类型数据输出到GPRS网络。DTU具有良好的实时性、便捷性、移动性的特点。
②系统管理计算机。系统管理计算机位于系统管理部门。主要分为后台程序和前台程序，它主要运行数据库服务器和系统后台管理程序。计算机可以选择配置合理、结构安全、性能可靠的服务器，它必须连接互联网，通过TCP／IP协议与互联网通信。数据库服务器主要用于存储从DTU送回的数据，并提供互联网上的用户访问。后台管理程序主要负责获取从DTU经过互联网送回的IP包，并可以向DTU发布命令。根据对IP数据包中的信息进行分析处理，产生不同级别的预警信息，传送到短信机。
③短信机。短信机根据数据中心输入的信息生成短信息，发送给现场处理人员，现场处理人员可以是煤气用户、也可以是消防人员或者煤气公司维修人员等。处理人员根据处理情况随
时回复短信。0代表收到短信，1表示正在处理，2表示处理成功，3表示处理未成功出现事故。短信息首先发送给煤气用户，煤气用户在一分钟之内没有回复短信，系统就产生一条报警信息发送给系统管理部门人员，系统管理部门人员就马上给煤气用户打电话。如果电话无法接通，就通知消防员或者是煤气公司维修人员，具体根据预警级别确定。当系统受到恢复的短信是2的时候，就自动解除报警
④移动、移动无线网络—互联网网关、互联网。这三者在系统中起桥梁作用，连接系统的数据采集端和管理端。系统开发和运行需要利用这部分资源，它不属于开发范畴。“基于GPRS”就体现在此处。“DTU(　)移动基”站移动探讨无线网络互联网网关”是系统的”GPRS网络”部分，采用GPRS通信，可以保证永远在线、高速通信、覆盖面广等优势。应用GPRS网络必须向中国移动缴纳包月流量费用。“移动无线网络X联网网关←→互联网一数据中心一短信机”是系统的”IP网络部分”。移动就是提供GPRS服务的中国移动架设的移动，它可以接收GPRS类型数据并通过各个的转发，把数据送入移动无线网络－互联网网关，该网关负责把GPRS类型数据转化为IP类型数据，并送入互联网，互联网根据IP包中的地址，最终把IP包成功送到服务器。
2.2　系统软件结构
系统软件结构主要是计算机管理信息系统，由下到上又分为控制层、数据层和访问层。
2.2.1　控制层
控制层是一个融合了socket通信机制和多线程处理的后台管理程序，主要是由后台管理员来进行信息采集管理，管理员可以向DTU发送命令信息，改变DTU的采样设置，获取特定的信息。同时它是一个与DTU互动的程序，承担与远程DTU通信的责任，系统设计时引入socket通信机制，后台管理程序需运行socket端口监听程序并且设为监听状态，设定好端口号。除此之外，它还要甄别从DTU送回的数据，筛选后存入SQL数据库。即后台管理程序要具备同时收发数据和处理数据的功能，所以后台程序的开发运用了多线程处理技术，一个线程进行收发数据时，另一个线程可以处理数据。控制层负责生成报警信息，和短信机进行通信。
2.2.2　数据层
数据层是sqlserver数据库，运行于系统的服务器上，负责存储系统的所有数据。典型的数据有以下几种：①由数据采集终端采集并通过管理程序筛选后正确的流量数据，这类数据记录了煤气的浓度、室温、最高浓度、最低浓度等专业数据，供管理人员分析使用；②天然气用
户的信息，如用户名、家庭地址、SIM卡号、等；③DTU和煤气浓度探头的信息，如DTU站点的SIM卡号、煤气浓度探头所在的DTU站点和编号；④管理员对系统的修改记录，如仪表系数修改记录、红外操作记录等数据；⑤系统的事件日志和安全日志，主要记录DTU、数据中心生成记录和系统出错记录。
2.2.3　访问层
访问层主要是WEB程序，用ASP写成，建成网站，主要为管理机构工作人员提供系统管理的接口和发布一些新闻等。管理机构工作人员只需要连接互联网(Internet)，便可以随时访问系统、管理数据的采集。管理机构工作人员第一次登录需要注册，因为由于本系统主要是管理机构工作人员进行数据采集、监控时使用，所以一般浏览者没有权限操作该系统，只能浏览网页，管理机构工作人员也需要注册并被管理员给予权限后方能使用。根据权限吧访问者分为浏览者、一般用户、高级用户、管理员，管理员拥有最高权限，可以使用系统的所有功能，一般用户、高级用户拥有各自的权限。管理员可以修改用户的权限。用户可以通过WEB程序，进行数据查询、修改、删除，可以生成报表、下载使用，可以进行实时数据采集。
3　本系统开发设想
本系统采用Delphi来编写程序和设计界面，用Microsoft SQLserver2005作为后台数据库，用ActiveServer Page和JavaScfipt编写网页。煤气浓度探头、GPRSDTU和短信机从市面上购买，目前市面上有很多生产这些产品的公司。所以，从理论上本系统具有可行性。
4　结论与展望
系统创新性的提出利用现有的GPRS网络实现远程数据传输，实现了数据采集监控的远程性、广域性、实时性；系统在后台处理上，引入多线程技术，使系统接收数据、处理数据可以同步进行；系统数据可以通过WEB发布到互联网。系统研究设计体现了一个基于GPRS／INTRENET的采样管理系统具有必要性和可行性。但要正式建立系统还要进一步改进，不断的完善功能。本系统建成后将能最大限度的减少煤气泄漏给人民造成的伤害，保障人民的生命和财产安全。
参考文献：
[1]余琴，赵振华理；于GPRS的SOCKET通信的应用研究[J].移动通信,2007,(8)：52-53.
[2]李辉，基于GPRS通讯和DSP的无线抄表系统的设计[J].电气自动化,2008,2(30)：36-38.

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