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摘要：本文提供了一種基于GPRS網絡的加油站數據采集系統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用于中石化加油站數據采集系統的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
關鍵詞：GPRS；DTU；Internet；加油站；
第一部分 需求分析
近年來，隨著我國國民經濟的快速發展、交通基礎設施的不斷改善和機動車保有量的快速增加，加油站已成為民眾生活中不可或缺的一部分。50年代全國加油站總量只有70座左右；60年代末不到200座左右；70年代末發展到600座左右；1985年全國加油站大約有3600多座；1990年底為5000多座；1993年猛增到38000座左右；1996底達到42600座。到2000年底，全國加油站總數達到8萬多座。面對這一組數據如何對遍布全國角落的加油站進行科學管理是石化企業所面臨的一個難道.
在我國，加油站已經是由少到多、由分散經營到規模經營、由單一經濟成分向多種經濟成分、由經驗型管理向專業化管理、由單品種經營向多種經營轉化的發展過程。
石油、石化兩大集團在國內南北地區形成各自的加油站分銷網絡后，開始相互滲透，雙方在競爭中加強聯合，相互促進，共同提高。近年來，國外跨國石油公司通過各種途徑進入國內成品油零售市場，與各地方、中國石油合資經營的加油站相繼在國內亮相。目前世界幾大石油公司在國內都有加油站，而這些公司在成品油分銷業務上先進的管理方式和技術都是值得其它石油公司學習的。
隨著我國經濟的快速發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。審視國內成品油市場環境，一個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。作為石油工業鏈條中的重要一環，加油站行業同樣維系著國民經濟命脈。如何在市場日益開放的大環境下守住或爭奪這塊陣地，無疑是要有專業的先進管理水平和快速的優質服務。
原有加油站信息系統地面網絡建設較早，設備性能低、線路速度低、時延長，已很難滿足各子站各種安全數據，庫存數據等資料傳輸的要求，很難滿足進行數據綜合傳輸的需求；衛星網覆蓋面小、速度低，且加油站之間無法直接通信，限制了網絡功能。因此，構建一個更完善、更快捷、更 安全的廣域網絡平臺迫在眉睫。全省廣域網不僅要在速度、容量上完全滿足需求；而且需要將原本松散的網絡從規格、管理軟件、安全防護等方面進行整合和統一。并且還需要具有可擴展性，未來可以方便地進行升級。而以上的這些不足都可以通過GPRS無線網絡來實現。
第二部分 GPRS網絡簡介
GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業務，它是以數據流量計費、或大數據的包月包年計費。覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業和企業用戶開展無線數據傳輸提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發展創造了有利條件。與有線網絡相比，GPRS網絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優點。GPRS的出現為企業和行業用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
GPRS通信方式更適合于加油站數據采集業務，目前加油站控制中心與各加油點大部分采用有線交互傳輸，甚至有些偏遠加油站要有線網絡接入成了不可能。月租費太高，用電話線傳送數據按時間計費，帶來諸多不便，費用也不便宜。、
GPRS網絡優點
1、覆蓋范圍。構建加油站信息采集傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于加油站數量眾多，分布在全省范圍內，部分加油站位于偏僻地區，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統擴充的可能，必須具有良好的可擴展性。由于目前GPRS已覆蓋省內絕大部分地區，能夠滿足加油站數據傳輸系統對覆蓋范圍的要求。
2、數據傳輸速率高。目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足加油站數據傳輸速率的需求。
3、系統的傳輸容量大。省石化控制中心要和每一個加油站實現實時連接。由于加油站數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
4、通信費用控制靈活。采用傳統的有線方式建立加油站數據傳輸系統，必須租用專線或電話線進行連接。由于加油站必須與中心隨時保持連線狀態，而每次數據發送的數據量很小，線路資源利用率很低，平均每一個加油站每月的線路費用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數據流量計費的方式，資源利用率高，月通信費用將在200元之內，如果數據量很大的情況下也可按包月或包年計費。
5、良好的實時響應與處理能力。與短消息服務比較，由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。
第三部分 廈門才茂公司及產品特點介紹
廈門才茂通信科技有限公司是廈門市一家專注高新科技領域的企業，公司成立之初定位于2G/3G/4G以及未來更高數據通信平臺行業數據終端產品的研發、制造、銷售和服務，經過多年的積累，現已成為國內為數不多的擁有自己核心協議技術的企業，公司自成立以來已完成GSM MODEM/DTU、GPRS MODEM/DTU/ROUTER、CDMA MODEM/DTU/ROUTER、EDGE ROUTER、WCDMA/EVDO/TD-SCDMA ROUTER、3G上網卡以及無線視頻監控產品系列產品的生產和銷售，其中CaiMore GPRS DTU系列產品通過了中國移動終端標準測試和電科院EMC電磁兼容性測試，并大量應用于電力、環保、氣象、煤礦、油田、交通、金融、水利、水務、路燈等領域， CaiMore 系列產品以穩定可靠、服務周全贏得廣大國內客戶的尊敬，同時也贏得了國外客戶的青睞！
廈門才茂無線通信系列產品以技術扎實、性能穩定、功能強大、靈活可靠、服務及時等諸多優勢深得各行業客戶好評，也是國內外同行業中的佼佼者。
基于GPRS網絡平臺的無線數據技術自2002年在中國正式商用以來，以“實時在線、按流量計費、覆蓋率廣”等優勢在各行業取得廣泛應用，隨著移動GPRS網絡的不斷完善，為了更好規范產品終端市場，營造良性的行業產業鏈，中國移動集團公司于2005年組織了GPRS DTU行業終端產品入圍測試工作，廈門才茂作為GPRS行業的先行者，作為第一批受邀的測試企業，才茂系列DTU以良好的各項性能指標順利通過標準測試，并取得了中國移動公司頒發的的產品標準證書。
隨著信息化的發展，DTU已經完全取代了以往的各種有線接入。而以往的有線連接必須依賴于網絡布線、固定電話線路，對于發展移動性的服務、增設新的服務網點、增設臨時性的窗口常會受到有線連接的困擾。同時布線還需要昂貴的費用和鋪設時間，對已有的網絡也會有影響，所以有線連接已經嚴重限制了目前各種信息化應用的主要原因。
GPRS與其它通迅方式綜合比較表：
廈門才茂GPRS DTU(本文簡稱DTU)為用戶提供高速、永遠在線、透明數據傳輸的虛擬專用數據通信網絡。主要針對電力系統自動化、工業監控、交通管理、氣象、金融、環保監測、煤礦、油田、證券等行業的應用，利用GPRS網絡平臺實現數據信息的透明傳輸，同時考慮到各應用部門組網方面的需要，在網絡結構上實現虛擬數據專用網。
CM3150P/CM3150EP GPRS DTU技術規范:
(一)產品概述
CM3150P/CM3150EP GPRS DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧。為用戶提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用于金融，水利，環保，電力，郵政，氣象等行業。
（二）無線參數
1、支持EGSM900/GSM1800無線網絡
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術規范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持數據、語音、短信和傳真
（三）硬件系統
1、CPU：工業級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
2、FLASH：8MB，可擴充到32MB
3、SDRAM：32MB，可擴充到256MB
4、接口：
UART:
CM3150P:
1個RS232串口。
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數據位支持： 8位 或 7位
奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗 或 偶數校驗
停止位： 1位 或 2位
流控： 無 或 RTS/CTS
CM3150EP:
1個RS485接口。（根據需要，可支持RS232/422/TTL）
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數據位支持： 8位 或 7位
奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗 或 偶數校驗
停止位： 1位 或 2位
流控： 無 或 RTS/CTS
控制口：
RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)
指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
UIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標準的耳機麥克風接口。
5、供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-32V
通信電流：350mA
待機電流：35mA
6、尺寸
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
7、其他參數:
工作環境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結)
（四）軟件功能
1. TCP/UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術。
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統穩定可靠
5. 支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
6. 支持數據中心動態域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動態獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機。
8. 支持雙數據中心備份
9. 支持多數據中心同時接受數據
10. 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數據包傳輸狀態報告。
14. 標準的AT命令界面
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控制
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統
（五）產品特性
1. 三層系統保護： 在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗保護，外置硬件看門狗保護）系統保護的基礎上，增加一級系統監測保護SWP（System Watch Protect），徹底解決了業內”假在線”，”假死機”，”當機”等疑難問題。
2. 超大緩存： 可以提供16M的客戶傳輸數據緩存，解決因網絡瓶頸導致的數據丟失
3. 高速處理CPU： 采用極高速ARM9的工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換，規避因CPU處理速度慢而導致的數據重傳和丟失等問題
4. DNS自動獲取：自動獲取DNS，不再需要人工配置輸入DNS，規避了因為選擇的DNS服務器異常，導致DTU設備當機的嚴重現象！
5. 完善的協議棧： 新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，原來系統采用的是輕量級TCP/IP(LPIP)協議棧，協議棧是有裁剪的，新系統采用了完善的TCP/IP協議棧，網絡通信性能優異。
6. EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用，系統穩定可靠。
7. 支持多中心：客戶數據可以同時往客戶指定的監控中心發送，最大支持發送中心達256個
8. RTU全面支持： 新款設備在數據位、停止位、校驗位、流控上，能全面支持業內的所有型號的RTU.解決了原來無法支持7位數據和2位停止位的問題。
第四部分 解決方案
1、網絡拓撲圖：
2、系統組成
本加油站數據采集系統由省、市石化控制中心；加油站設備、集線器和廈門才茂CM3150P GPRS DTU組成。
1) 終端設備
終端條件:
* 首先對DTU進行設置，設置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設置，設置好之后加油站集線器通過RS232接口和DTU相連，DTU上電之后根據事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向傳輸數據。
* 加油站具備數據采集系統或集線器，加油站有不同的設備，不同的設備有不同的數據代碼產生（包括加油機當前的儲存量等計量高度信息），然后不同設備的串口匯集在一個集線器，再通過集線器RS232串口和DTU RS232串口相連,最終由DTU把加油站的代碼信息發送到中心去。
目的：建立管理部門與加油站之間的信息網絡，完整、及時、準確采集加油站經營數據，實現管理部門基本的零售業務管理、統計、分析，同時支持加油站基本日常業務管理，提高管理部門和加油站的工作效率。包括以下幾個方面：
* 加油站油罐實時監測數據：通過液位儀、流量計、可然氣體探測器、周界防范等設備對油罐的油料進出和管道泄漏情況進行實時監測。
* 加油交易數據：直接獲取加油機加油記錄，加油站進行每一筆加油的收款、打票處理，其明細的商流數據能對營銷分析提供強大的支持。
* IC卡油積分系統數據：通過成品油零售的電子化，以IC卡取代傳統的現金、油票等結算方式，實現加油款的電子支付和交易數據的自動采集。
2) 控制中心
中心條件:首先用某臺能上網的PC機，條件必須能讓外網訪問的到，如運行中心軟件的PC機在局域網里面，那要在局域網路由器做端口映射到本機PC，等這些條件具備之后在本機運行一個中心DEMO，開放一個端口，運行軟件等待DTU的連接。
DTU連接中心后，就可按要求進行傳輸數據，中心收到數據后，通過系統進行解密、過濾、篩選，最終獲得所需要的數據進行分析、統計等工作。
目的:主要是對加油站的所有管理數據的集成。并且通過網絡將各個油庫和他們所屬的銷售管理部門聯系起來，及時的反饋加油站各類信息，供銷售管理部門制訂計劃。通過數據中心實現數據共享后成品油銷售管理系統將覆蓋成品油銷售系統的進、銷、存、管理的所有環節，使各個環節的管理更科學、更合理；同時也使所有的環節運轉更緊密、更高效，反應更迅速。具體在加油站管理業務中包含以下功能：油庫業務管理、罐存監測管理、車隊業務管理等。
* 油庫業務管理：主要針對整個油庫的實際業務活動進行管理，包括入庫管理、出庫管理、實物庫存管理、出庫日報、保管庫存管理等。
* 入庫管理：入庫數據，統計超耗及途損。
* 出庫管理：對銷售、代儲、移庫、配送等多種出庫業務類型進行管理。
* 實物庫存管理：提供油罐動態計量及庫存數據。
* 出庫日報：提供油庫每日出庫統計。
* 保管庫存管理：提供日/月報保管帳制作。
* 油庫盤點：提供油庫商品盤點表，損溢統計，油品調整。
* 罐存監測管理：系統定時接收加油站返回的數據，加油站定時巡檢油罐的各個測量點，回報各個測量點的溫度和壓力狀況，以及整個油罐的液位高度。所有油罐的溫度、壓力和液位高度數據通過GPRS返回系統，記錄在數據庫中。還可進行油罐安全監測和存量歷史跟蹤。
* 車隊管理：能按照供油需求和供油安排，制定詳盡的車隊運油計劃，建立運輸安排。并按照內部運輸的要求進行車隊運輸的統一安排和管理（此系統需要石油行業物流配送系統支持）。
通道建立成功后，DTU串口實時監控采集器的數據，只要集線器串口有數據過來，DTU將全透明進行實時傳輸。如果數據量小，或需要定時傳輸數據的，DTU可設置手機呼叫及短信激活模式，或根據加油站的實際應用也可考慮修改軟件來實現數據傳輸的需要。這樣就可靈活應用不同的數據傳輸需求來采取不同的傳輸方式，以減少及節約不必要的傳輸費用。
關于加油站數據傳輸的應用說明:
由于加油站設備不斷的有數據到串口，而控制中心又不需要實時的數據，只需要每天定時發送一次或多次數據回數據中心即可。在這種情況下，為了能節約流量及費用，在我們DTU軟件設置中可設置幾小時上線傳一次，在設定的在線時間內傳輸當前串口發過來的數據，當在線時間到時DTU就會從新下線休眠，等待下一次上線的時間。相關參數在參數配置軟件里進行相關的設置（如特殊應用可與我司商務及研發部門進行商討，以滿足中石化公司的實際需求）。
3、組網實施
方案一：
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。
此種方案向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。
加油站直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。
方案二：
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。
客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，加油站先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。
方案三：
中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP
* 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。
* 為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。
* 用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
* 用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
* 移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。
業務流程
GPRS專網系統終端上網登錄服務器平臺的流程為：
1）用戶發出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網系統專門分配的專網APN；
2）根據請求中的APN，SGSN向DNS服務器發出查詢請求，找到與企業服務器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；
4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；
5）Radius認證通過后，由Radius向GGSN發送攜帶用戶地址的確認信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數據包，對GPRS專網系統信息查詢和業務處理平臺進行訪問。
總結：
加油站GPRS數據采集系統的建立標志著工業行業的先進管理水平，能通過GPRS的準確、快速的數據傳輸，中心可進行對數據的存儲、歷史趨勢分析、報表打印等信息查詢、可不斷地對各個加油站的最新數據進行統計及分析，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、準確的調度工作。
在今天，信息技術正在深切變革著現代企業的經營管理模式。信息技術的應用對于提高石油行業銷售管理、數據分析統計、經營決策水平將起到革命性的推進作用。我國成品油銷售市場隨著經濟的高速增長、市場的開放及中國汽車產業的快速壯大，其銷售網絡正呈現出擴張趨勢，競爭日趨激烈的國內成品油銷售市場對成品油銷售企業業務管理提出了嚴峻挑戰。因此通過先進的信息技術，建立起一套全面支撐成品油銷售企業業務管理及運營的信息化平臺，以提高成品油銷售企業的管理水平和服務水平，提高各銷售分公司的經營決策能力，從而進一步提高工作效率、降低成本、增強市場競爭能力具有重要意義。
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