才茂通信基于2G/3G/4G DTU加油站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要：本文提出了一種基于2G/3G/4G的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡要介紹了2G/3G/4G 技術(shù)的基本知識(shí)，描述了2G/3G/4G無線傳輸應(yīng)用于石化數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。
關(guān)鍵詞：2G/3G/4G；DDN；石油；化工；無線數(shù)傳；加油站；數(shù)據(jù)采集；

一、背景介紹

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對成品油的需求迅速增長。中國成品油零售市場對外開放已近兩年。審視國內(nèi)成品油市場環(huán)境，一個(gè)微妙的變化日益清晰，那就是作為成品油銷售最前端的加油站被推到了市場最前沿。作為石油工業(yè)鏈條中的重要一環(huán)，加油站行業(yè)同樣維系著國民經(jīng)濟(jì)命脈。如何在市場日益開放的大環(huán)境下守住或爭奪這塊陣地，無疑是要有專業(yè)的先進(jìn)管理水平和快速的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

原有加油站信息系統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)較早，設(shè)備性能低，線路速度低，時(shí)延長，已很難滿足各子站各種安全數(shù)據(jù)，庫存數(shù)據(jù)等資料傳輸?shù)囊�求，很難滿足進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合傳輸?shù)男枨螅恍l(wèi)星網(wǎng)覆蓋面小，速度低，且加油站之間無法直接通信，限制了網(wǎng)絡(luò)功能。因此，構(gòu)建一個(gè)更完善，更快捷，更安全的氣象廣域網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)迫在眉睫。廣域網(wǎng)不僅要在速度，容量上完全滿足需求；而且需要將原本松散的網(wǎng)絡(luò)從規(guī)格，管理軟件，安全防護(hù)等方面進(jìn)行整合和統(tǒng)一。并且還需要具有可擴(kuò)展性，未來可以方便地進(jìn)行升級。而以上的這些不足都可以通過2G/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。

二、傳統(tǒng)方式對比

1、電話撥號方式：當(dāng)用戶刷卡后，POS機(jī)通過撥號接入公司數(shù)據(jù)中心，接通后傳送交易數(shù)據(jù)。這種方式的最大問題是在安全上存在很大隱患，由于電話撥號保密性較差，電話撥號音可能會(huì)泄露用戶的密碼。另外，在使用電話撥號方式時(shí)，顧客每刷卡一次，POS機(jī)就撥號一次，需要10-20秒時(shí)間建立連接，因此每筆交易時(shí)間較長。同時(shí)，由于POS機(jī)使用普通業(yè)務(wù)電話，容易發(fā)生掉線，安全性也較差，撥外線容易占線，對場所依賴性很強(qiáng)，移動(dòng)性差，從而影響交易的實(shí)時(shí)性。 
2、專線方式： POS機(jī)往往采用RS-232接口聯(lián)網(wǎng)后通過一條專線連接到銀行數(shù)據(jù)中心。專線方式的優(yōu)點(diǎn)是線路傳輸質(zhì)量較高，但其缺點(diǎn)是DDN專線月租費(fèi)較貴，DDN專線初裝費(fèi)約為5000～10000元，每月的線路使用費(fèi)約為800～1200元左右。

三、本方案優(yōu)勢

在以上的分析中我們可以明顯看到傳統(tǒng)的方式和網(wǎng)絡(luò)連接方式已經(jīng)不能滿足加油站低投入高效益的需求。網(wǎng)絡(luò)改造迫在眉睫，但是如果采用2G/3G/4G無線方式傳輸數(shù)據(jù)則有情況就大不一樣了，具有以下優(yōu)勢：

1、安全保密性高。一方面與傳統(tǒng)有線傳輸方式相比較，無線傳輸僅僅指的是從用戶端到2G/3G/4G基站，而從基站到用戶數(shù)據(jù)中心都是通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。另一方面，由于2G/3G/4G所采用的無線通信技術(shù)也決定了較其他無線通信方式具有更大的安全保障。
2、資費(fèi)便宜，計(jì)費(fèi)合理。2G/3G/4G資費(fèi)包月資費(fèi)很便宜，由于沒有大數(shù)據(jù)量的傳輸，所以沒有必要采用資費(fèi)很高的專線（DDN等）。而2G/3G/4G可以根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。在2G/3G/4G網(wǎng)中，沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)是不被計(jì)費(fèi)的。所以營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)不需要頻繁建立連接，當(dāng)然也不必支付傳輸空閑時(shí)的專線費(fèi)用，而客戶再也不用不耐煩地等待電話撥號登錄的過程。
3、設(shè)備投資低。傳統(tǒng)的DDN等專線，專線Modem，撥號方式則需要購買Modem Pool ，普通Modem，ISDN Modem等設(shè)備。而采用2G/3G/4G無線方式只需要購買無線數(shù)傳即可，投資要小得多。
4、新增和改變網(wǎng)點(diǎn)方便。如果采用了2G/3G/4G方式，用戶可隨意改變自己的營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，而無須擔(dān)心線路的維護(hù)或在移動(dòng)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。新增營業(yè)點(diǎn)時(shí)也無需進(jìn)行布線，埋線等牽涉多方的工作。
5、線路穩(wěn)定，永不掉線。2G/3G/4G采用的分組技術(shù)，所以能夠最好地支持頻繁的或少量突發(fā)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
6、網(wǎng)絡(luò)接入速度快。2G/3G/4G登錄網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間時(shí)很短暫，相對撥號方式的1、2分鐘，它只需要5-6秒，而且一旦連接，則時(shí)刻在線，因此可以提供與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。
7、傳輸速率高。提供高達(dá)153.6Kbps的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以開展無線INTERNET，無線多媒體，無線電子商務(wù)，視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)。
8、網(wǎng)絡(luò)覆蓋好。由于2G/3G/4G使用是800M的頻段，它的覆蓋廣度和深度好，從2001年開始建設(shè)2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過三年共三期的建設(shè)，到2003年，2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘窟_(dá)到5000萬戶以上，網(wǎng)絡(luò)覆蓋包括西藏在內(nèi)的全國31個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的300個(gè)以上地級市，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)覆蓋到鄉(xiāng)，中等發(fā)達(dá)地區(qū)覆蓋到縣。與此同時(shí)2G/3G/4G 提供覆蓋全國99%地域范圍的可漫游、移動(dòng)無線數(shù)據(jù)服務(wù)。2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)非常完善，而且具備PDSN服務(wù)節(jié)點(diǎn)，保證無線分組數(shù)據(jù)接入的可行性。
9、2G/3G/4G技術(shù)采用800兆頻段，具備綠色環(huán)保，輻射小等優(yōu)于GSM無線傳輸?shù)膬?yōu)勢。在射頻火花能量大于6瓦時(shí)，極短時(shí)間即可引燃可燃?xì)怏w，引發(fā)加油站安全生產(chǎn)事故，而2G/3G/4G系統(tǒng)發(fā)射功率最高只有200毫瓦，普通通話功率可控制在零點(diǎn)幾毫瓦，其輻射作用可以忽略不計(jì)。

四、系統(tǒng)構(gòu)成

 （圖）加油站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖

1、加油站數(shù)據(jù)采集終端
加油站數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)主要分為下面三類：
1）加油站油罐實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)：通過液位儀，流量計(jì)，空氣甲醇含量探測器，煙感，溫度，濕度等監(jiān)測設(shè)備對油罐的油料進(jìn)出管道泄漏情況和油庫環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
2）加油交易數(shù)據(jù)：直接獲取加油機(jī)加油記錄，加油站進(jìn)行每一筆加油的收款，打票處理，其明細(xì)的商流數(shù)據(jù)能對營銷分析提供強(qiáng)大的支持。
3）IC卡油積分系統(tǒng)數(shù)據(jù)：通過成品油零售的電子化，以IC卡取代傳統(tǒng)的現(xiàn)金，油票等結(jié)算方式，實(shí)現(xiàn)加油款的電子支付和交易數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。
2、無線傳輸設(shè)備
鑒于對通訊模塊的要求，選擇廈門才茂通信無線數(shù)傳。它具有體積小，功耗低，配置使用簡單，即插即用。支持主備數(shù)據(jù)通道，并行多數(shù)據(jù)通道，實(shí)時(shí)在線和按需撥號多種工作方式，并且支持APN網(wǎng)絡(luò)接入等功能不僅可以保障數(shù)據(jù)安全可靠還能讓客戶根據(jù)需傳輸節(jié)省資費(fèi)。
3、數(shù)據(jù)管理中心
油庫業(yè)務(wù)管理（對接收到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源進(jìn)行和管理）；油庫安全管理（管理接收到的油庫安全信息并設(shè)置安全閥值報(bào)警）；數(shù)據(jù)管理（數(shù)據(jù)庫備份、恢復(fù)等功能）；
加油站采集終端通過RS232/485通訊接口與無線數(shù)傳串口連接，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心可以采用多種方式連接網(wǎng)絡(luò)，例如固定IP，APN，ADSL等。
無線傳輸設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)，與中心建立TCP/IP連接后開啟透明數(shù)據(jù)通道。當(dāng)采集終端需要上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)��?shù)據(jù)直接送往串口，此時(shí)無線數(shù)傳就會(huì)把收到的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心下發(fā)的命令或數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線數(shù)傳后，無線數(shù)傳通過串口送到采集終端，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

五、系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)主要是對加油站的所有管理數(shù)據(jù)的集成。并且通過網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)油庫和他們所屬的銷售管理部門聯(lián)系起來，及時(shí)的反饋加油站各類信息，供銷售管理部門制訂計(jì)劃。通過數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享后成品油銷售管理系統(tǒng)將覆蓋成品油銷售系統(tǒng)的進(jìn)、銷、存、管理的所有環(huán)節(jié)，使各個(gè)環(huán)節(jié)的管理更科學(xué)，更合理；同時(shí)也使所有的環(huán)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)更緊密，更高效，反應(yīng)更迅速。具體在加油站管理業(yè)務(wù)中包含以下功能：油庫業(yè)務(wù)管理，罐存監(jiān)測管理，車隊(duì)業(yè)務(wù)管理等。

油庫業(yè)務(wù)管理：主要針對整個(gè)油庫的實(shí)際業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行管理，包括入庫管理，出庫管理，實(shí)物庫存管理，出庫日報(bào)，保管庫存管理等。
油庫安全監(jiān)測：主要針對油庫的環(huán)境變化進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測，把險(xiǎn)情發(fā)生的概率降到最低。
入庫管理：入庫數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)超耗及途損。
出庫管理：對銷售，代儲(chǔ)，移庫，配送等多種出庫業(yè)務(wù)類型進(jìn)行管理。
實(shí)物庫存管理：提供油罐動(dòng)態(tài)計(jì)量及庫存數(shù)據(jù)。
出庫日報(bào)：提供油庫每日出庫統(tǒng)計(jì)。 
保管庫存管理：提供日/月報(bào)保管帳制作。
油庫盤點(diǎn)：提供油庫商品盤點(diǎn)表，損溢統(tǒng)計(jì)，油品調(diào)整。
罐存監(jiān)測管理：系統(tǒng)定時(shí)接收加油站返回的數(shù)據(jù)，加油站定時(shí)巡檢油罐的各個(gè)測量點(diǎn)，回報(bào)各個(gè)測量點(diǎn)的溫度和壓力狀況，以及整個(gè)油罐的液位高度。所有油罐的溫度，壓力和液位高度數(shù)據(jù)通過2G/3G/4G返回系統(tǒng)，記錄在數(shù)據(jù)庫中。還可進(jìn)行油罐安全監(jiān)測和存量歷史跟蹤。
車隊(duì)管理：能按照供油需求和供油安排，制定詳盡的車隊(duì)運(yùn)油計(jì)劃，建立運(yùn)輸安排。并按照內(nèi)部運(yùn)輸?shù)囊�求進(jìn)行車隊(duì)運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一安排和管理（此系統(tǒng)需要石油行業(yè)物流配送系統(tǒng)支持）。
通道建立成功后，無線數(shù)傳串口實(shí)時(shí)監(jiān)控采集器的數(shù)據(jù)，只要集線器串口有數(shù)據(jù)過來，無線數(shù)傳將全透明進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。如果數(shù)據(jù)量小，或需要定時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的，無線數(shù)傳可設(shè)置數(shù)據(jù)觸發(fā)模式，或根據(jù)加油站的實(shí)際應(yīng)用也可考慮修改軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰�。這樣就可靈活應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)傳輸需求來采取不同的傳輸方式，以減少及節(jié)約不必要的傳輸費(fèi)用。

六、本方案優(yōu)點(diǎn)

1、利用才茂通信無線數(shù)傳可不用布線，且采用多點(diǎn)對一中心的組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的一中心統(tǒng)一管理。
2、無線數(shù)傳采用高性能工業(yè)級處理器以及看門狗等安全機(jī)制設(shè)計(jì)，保證無線數(shù)傳 萬一通信中斷也會(huì)自行檢測然后自動(dòng)斷電重啟，保證無線數(shù)傳永遠(yuǎn)在線，通信鏈路永遠(yuǎn)正常。
3、由于采集點(diǎn)是直接連入中心，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)不會(huì)造成任何的中斷和影響。
4、無線數(shù)傳采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)串口通信，即插即用，且高規(guī)格的模具設(shè)計(jì)，體積小巧方便維護(hù)。
5、無線數(shù)傳完全采用國際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP安全傳輸協(xié)議機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的安全和及時(shí)，而且采用完全透明傳輸機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
6、多中心設(shè)計(jì)，可同時(shí)設(shè)置4個(gè)中心監(jiān)控采集現(xiàn)場，避免因某個(gè)中心網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或者關(guān)閉導(dǎo)致無法對加油站現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控而產(chǎn)生安全隱患。
7、無線數(shù)傳進(jìn)行人性化工程設(shè)計(jì)，可是工程人員無需到現(xiàn)場就可以遠(yuǎn)程直接對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的配置，達(dá)到時(shí)間和人力的合理利用。
8、高規(guī)格材料選配，可在 -40~+75oC， 相對濕度 95%(無凝結(jié))環(huán)境下正常工作。

七、總結(jié)

加油站2G/3G/4G數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立標(biāo)志著石油化工行業(yè)的先進(jìn)管理水平，能通過2G/3G/4G的準(zhǔn)確、快速的數(shù)據(jù)傳輸，中心可進(jìn)行對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，歷史趨勢分析，報(bào)表打印等信息查詢，可不斷地對各個(gè)加油站的最新數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析，了解加油站的最新情況，以方便控制中心對加油站做到更快，更好、準(zhǔn)確的調(diào)度工作。