基于公用電話網(wǎng)的RTU在城市燃?xì)庵械膽?yīng)用

一概述
RTU（Remote Terminal Unit）是一種遠(yuǎn)端測控單元裝置，它對現(xiàn)場變送器的物理信號（如溫度、壓力、差壓）及工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制。以完成遠(yuǎn)方維護(hù)、數(shù)據(jù)存儲、子站轉(zhuǎn)發(fā)、與調(diào)度室微機(jī)接口等功能,與常用的可編程控制器PLC相比，RTU作為遠(yuǎn)端測控單元裝置，具有兩個突出功能：
1 簡單適用的通訊功能，適用于全天侯的惡劣工作環(huán)境。高可靠性、現(xiàn)場免維護(hù)、功能強(qiáng)、體積小、價格合理。
2遠(yuǎn)程診斷功能：通過撥號連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)和參數(shù)的遠(yuǎn)方設(shè)置及修改。
同常規(guī)的數(shù)字控制設(shè)備一樣，RTU同樣具有多個A/D、D/A、I/O輸入、輸出通道、記錄數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)及各種各樣的計(jì)算方法。由于RTU完善的功能，使得RTU在工業(yè)自動化集散控制系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。
嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用形式，在嵌入式系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的硬件和軟件為其宿主設(shè)備剪裁定制，使宿主設(shè)備的功能強(qiáng)大化、智能化。嵌入式Internet是隨著Intermet/Internet的迅猛發(fā)展而產(chǎn)生的新型技術(shù)，它將Internet應(yīng)用于以單片機(jī)為核心各個領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了基于Internet數(shù)據(jù)通信協(xié)議及其服務(wù)。
它具有性能可靠、功能全面、I/O點(diǎn)精簡、應(yīng)用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于行業(yè)自動化控制及設(shè)備成套等領(lǐng)域。

二 應(yīng)用需求
重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)供氣公司的輸配氣站地域分布極為分散，流量計(jì)量及場站工作狀況的監(jiān)測和控制也較為繁雜，特別是大量的無人值守站點(diǎn)和閥室、閥井的管理更是難以實(shí)現(xiàn)。一般由工作人員或維修工人定期巡回，隨著城市天然氣輸配管理水平的不斷提高，這種原始的工作方式將逐漸被淘汰。并將以RTU為基本單元的遠(yuǎn)程自控?zé)o人值守站代替。并通過數(shù)據(jù)通訊形成計(jì)量管理監(jiān)控網(wǎng)。
由于城市天然氣輸配氣系統(tǒng)的特殊性，要在城市輸配氣系統(tǒng)的無人值守站點(diǎn)和閥室、閥井中大量應(yīng)用的RTU，除了具備不停機(jī)連續(xù)工作、大容量的存儲介質(zhì)、高精度的信號采樣、完備的計(jì)算方法和穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通訊等特性外。還必須具有下列特點(diǎn)：
1結(jié)構(gòu)緊驟、體積小易于安裝使用。
2運(yùn)行費(fèi)用低，
本文提出一種在通信載體基于公用電話交換網(wǎng)（PSTN），通信協(xié)議遵從Internet協(xié)議蔟的嵌入式Intenet RTU。
三 系統(tǒng)組成
3．1 通信載體
隨著我國公用有線電話網(wǎng)絡(luò)和無線移動通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，特別是GPRS和CDMA的出現(xiàn)，為各種智能設(shè)備的遠(yuǎn)程無線通訊提供了新的手段。這主要是由于無線移動通訊網(wǎng)絡(luò)把互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的通訊方式引入到無線通訊領(lǐng)域，使得用戶可以采用熟悉的標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通訊模式與在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心直接交換數(shù)據(jù)，而無須關(guān)心數(shù)據(jù)具體是如何傳送。
用有線和無線電話網(wǎng)構(gòu)成的計(jì)量局域網(wǎng)，建網(wǎng)時不須鋪設(shè)通訊電纜，也不須申請無線通訊頻段。使用時也無維護(hù)費(fèi)用。由于公用電話網(wǎng)覆蓋了我國城市和農(nóng)村的各個地域，這種RTU可廣泛分布于天然氣的各個計(jì)量監(jiān)控點(diǎn)，使用者只須向電信局或移動通信公司申辦電話或購買SIM卡即可進(jìn)行通訊。每次需要數(shù)據(jù)時即可向相應(yīng)場站撥號通訊，完成數(shù)據(jù)傳輸。通訊成本非常低廉。


3．2 嵌入式Intenet RTU
基于TCP/IP協(xié)議的RTU具有Internet 模式，支持Internet/Intranet 訪問。Internet 模式是基于瀏覽器/服務(wù)器模式的一種新型的客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，采用基于Web Server的三層結(jié)構(gòu)。客戶端(如個人計(jì)算機(jī))以通用的瀏覽器（IE）為基礎(chǔ)，服務(wù)器端(RTU)由Web 服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫兩層結(jié)構(gòu)組成。Internet 是以TCP/IP 協(xié)議為基礎(chǔ)，以Web 為核心的網(wǎng)絡(luò)，由于簡單易用的客戶瀏覽器以及客戶端操作界面的一致性，克服了兩層結(jié)構(gòu)C/S 模式客戶端多種程序帶來的不一致性；服務(wù)器端的開放和基于標(biāo)準(zhǔn)的連接方案大大加強(qiáng)了管理監(jiān)控中心與外部計(jì)量站場的聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫不是直接服務(wù)于單個客戶機(jī)，而與Web 服務(wù)器溝通，有利于實(shí)現(xiàn)對客戶信息服務(wù)的動態(tài)性、實(shí)時性和交互性。隨著計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在全世界范圍的發(fā)展，這種基于TCP/IP協(xié)議的開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正逐漸地應(yīng)用于自動化系統(tǒng)內(nèi)并逐漸地取代各其它行形式的工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)。同目前各大公司推出的各式各樣的RTU監(jiān)控網(wǎng)相比較，它更接近客戶，更接近應(yīng)用，更有利于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)展。是當(dāng)今信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢的主流。

由于RTU嵌入了HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本傳輸協(xié)、FTP（File transfer Protocol）文件傳輸協(xié)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)協(xié)議，它既是遠(yuǎn)端測控單元，又是Web和文件服務(wù)器。使用者不須編寫專用軟件，可直接使用Web瀏覽器（如IE）讀取RTU采集和記錄的計(jì)量監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場信號，同時也可以用通用軟件（如 Excel）或第三方軟件處理這些數(shù)據(jù)文件。

二 硬件結(jié)構(gòu)
2．1 嵌入式Internet RTU硬件構(gòu)成如圖




2.2 CPU模塊
嵌入式Internet RTU采用Intel公司的高性能、32-bit、嵌入式微處理器作為CPU模塊。CPU模塊通過與PCBIOS、PCDOS兼容性的實(shí)現(xiàn)，為應(yīng)用軟件的運(yùn)行提供了與PC完全兼容的環(huán)境，同時也為各種應(yīng)用軟件開發(fā)平臺和工具的使用提供了完善的目標(biāo)環(huán)境
CPU模塊采用PC104的外形結(jié)構(gòu)及安裝方式，其外形尺寸為96mm