基于公用電話網的RTU在城市燃氣中的應用

一概述
RTU（Remote Terminal Unit）是一種遠端測控單元裝置，它對現場變送器的物理信號（如溫度、壓力、差壓）及工業設備的運行狀態進行監測和控制。以完成遠方維護、數據存儲、子站轉發、與調度室微機接口等功能,與常用的可編程控制器PLC相比，RTU作為遠端測控單元裝置，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境。高可靠性、現場免維護、功能強、體積小、價格合理。
2遠程診斷功能：通過撥號連接，可實現遠程診斷、遠程維護和參數的遠方設置及修改。
同常規的數字控制設備一樣，RTU同樣具有多個A/D、D/A、I/O輸入、輸出通道、記錄數據的存儲介質及各種各樣的計算方法。由于RTU完善的功能，使得RTU在工業自動化集散控制系統和SCADA系統中得到了大量的應用。
嵌入式系統是計算機的一種應用形式，在嵌入式系統中，計算機的硬件和軟件為其宿主設備剪裁定制，使宿主設備的功能強大化、智能化。嵌入式Internet是隨著Intermet/Internet的迅猛發展而產生的新型技術，它將Internet應用于以單片機為核心各個領域，實現了基于Internet數據通信協議及其服務。
它具有性能可靠、功能全面、I/O點精簡、應用靈活、適應性強、性價比高等優點，可廣泛應用于行業自動化控制及設備成套等領域。

二 應用需求
重慶燃氣集團供氣公司的輸配氣站地域分布極為分散，流量計量及場站工作狀況的監測和控制也較為繁雜，特別是大量的無人值守站點和閥室、閥井的管理更是難以實現。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為基本單元的遠程自控無人值守站代替。并通過數據通訊形成計量管理監控網。
由于城市天然氣輸配氣系統的特殊性，要在城市輸配氣系統的無人值守站點和閥室、閥井中大量應用的RTU，除了具備不停機連續工作、大容量的存儲介質、高精度的信號采樣、完備的計算方法和穩定可靠的數據通訊等特性外。還必須具有下列特點：
1結構緊驟、體積小易于安裝使用。
2運行費用低，
本文提出一種在通信載體基于公用電話交換網（PSTN），通信協議遵從Internet協議蔟的嵌入式Intenet RTU。
三 系統組成
3．1 通信載體
隨著我國公用有線電話網絡和無線移動通訊網絡的發展，特別是GPRS和CDMA的出現，為各種智能設備的遠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絡把互聯網（Internet）的通訊方式引入到無線通訊領域，使得用戶可以采用熟悉的標準TCP/IP通訊模式與在互聯網上的數據中心直接交換數據，而無須關心數據具體是如何傳送。
用有線和無線電話網構成的計量局域網，建網時不須鋪設通訊電纜，也不須申請無線通訊頻段。使用時也無維護費用。由于公用電話網覆蓋了我國城市和農村的各個地域，這種RTU可廣泛分布于天然氣的各個計量監控點，使用者只須向電信局或移動通信公司申辦電話或購買SIM卡即可進行通訊。每次需要數據時即可向相應場站撥號通訊，完成數據傳輸。通訊成本非常低廉。


3．2 嵌入式Intenet RTU
基于TCP/IP協議的RTU具有Internet 模式，支持Internet/Intranet 訪問。Internet 模式是基于瀏覽器/服務器模式的一種新型的客戶/服務器體系結構，采用基于Web Server的三層結構。客戶端(如個人計算機)以通用的瀏覽器（IE）為基礎，服務器端(RTU)由Web 服務器及數據庫兩層結構組成。Internet 是以TCP/IP 協議為基礎，以Web 為核心的網絡，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，克服了兩層結構C/S 模式客戶端多種程序帶來的不一致性；服務器端的開放和基于標準的連接方案大大加強了管理監控中心與外部計量站場的聯系，數據庫不是直接服務于單個客戶機，而與Web 服務器溝通，有利于實現對客戶信息服務的動態性、實時性和交互性。隨著計算機、計算機網絡在全世界范圍的發展，這種基于TCP/IP協議的開放式網絡技術正逐漸地應用于自動化系統內并逐漸地取代各其它行形式的工業監控網。同目前各大公司推出的各式各樣的RTU監控網相比較，它更接近客戶，更接近應用，更有利于網絡的進一步擴展。是當今信息系統發展趨勢的主流。

由于RTU嵌入了HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本傳輸協、FTP（File transfer Protocol）文件傳輸協等網絡基礎協議，它既是遠端測控單元，又是Web和文件服務器。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采集和記錄的計量監控點的現場信號，同時也可以用通用軟件（如 Excel）或第三方軟件處理這些數據文件。

二 硬件結構
2．1 嵌入式Internet RTU硬件構成如圖




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兼容性的實現，為應用軟件的運行提供了與PC完全兼容的環境，同時也為各種應用軟件開發平臺和工具的使用提供了完善的目標環境
CPU模塊采用PC104的外形結構及安裝方式，其外形尺寸為96mm