原创：http://gk-iot/realcaseinfo.asp?id=54

一、概述

热力管道因为压力大、温度高，对热力管道的监测显得尤为重要。热力管道按用途分为供暖热力管道和工业热力管道，热力管道是城市地下管网里不可缺少的一部分，随着城市的快速开发，大中城市人口不断的净流入，人们生产生活对热力的要求越来越高，城市热力管网显得越来越重要。

过去调节热水和蒸汽的温度主要靠人力，温度高时将管道输出阀门关小，温度低时将阀门开大，带来的结果是不能精准的控制热力管道的温度和压力，浪费了不少热能。同时热力管道也存在着安全隐患，国内外都发生过多起热力管道爆炸事件，大多是因为管道老化或者压力过高而引起。一旦发生管道事故，可能带来的后果是道路塌陷，交通瘫痪，在上面行走的人和车辆有安全隐患，有些城市就发生过人在路上走，赶上热力管道爆炸，发生了危险的事情，同时也造成了水资源和热资源的浪费。所以我们急需解决对热力管网的实时监测问题，防患于未然，最大限度的保障人民生命财产安全，最大限度的节能环保。节约一份资源，同时也减少了热能消耗对环境带来的污染。

二、系统组成和功能

本系统主要有三个部分组成，分别是前端数据采集监控，组网采集传输及后台管理控制中心。前端数据采集监控主要由流量计、压力传感器、温度传感器和电磁阀组成，实时监控压力温度状态，通过433M自组网分段汇总统计由GPRS/CDMA网络模块上传到后台管理监控中心，保证了热网管道正常运行；同时通过实时监测压力、温度状态，保证在异常情况下可以通过远程控制电磁阀开关，保证异常管道中断供给。减少故障发生安全隐患，最大限度保证水资源和热能资源的浪费。

利用物联网技术实现外部监测设备的集成与数据传输，结合当前的监测技术，建设基础设施安全监测云服务平台，能够向相关管理部门、建设部门、监测单位基础设施动态监测信息，供不同部门在线查询、了解基础设施安全状况，并为政府相关部门制定应急措施提供辅助决策信息。对我国重大基础设施的综合管理具有重要的借鉴意义。

(1)、建立物联网数据采集系统，将流量统计、压力传感器、温度传感器等监测设备集成，形成数据采集系统，实现监测数据的实时采集。

(2)、综合运用433m自组网通信、无线采集传输网络、GPRS/CDMA通讯等方式，在数据采集器和监测设备之间建立数据传输系统，实现数据实时传输。

(3)、在云计算技术的基础上，对多种传感器获取的多源数据进行高效的数据处理、分析和存储。

(4)、建立三维可视化模型，实现监测数据的实时交互。

用户登录平台后可以根据被授予的权限进行数据查询、分析、预警预报处理等。

组织和建立数据资源目录，构建市政资源数据管理体系，为热力公司及相关单位信息共享提供支撑环境，最终实现信息资源共享；利用物联网技术对热力管网设施进行实时监测和监控，同时将分布在各处的业务数据按照统一的规则汇总到数据仓库中，集成先进技术，推进信息网络综合化、物联化，加快智慧型热力管网信息化进程。

三、采用自组网和DTU/RTU的优势

GW10系列产品 是一款运用无线射频433M实现远距离无线自组网通信的免运营商费用的工业无线采集传输终端。在复杂的城市管道分布中应用，具有传输距离远、抗干扰能力强，组网方便灵活，方便区域管道的集中汇总采集。

GD30系列产品 是一款工业无线采集传输终端，其工作原理是通过GPRS/CDMA/3G/LTE等运营商网络实现前端数据与后台热网管理监控中心联网通信。保证前端和后台的无线网络通信。具有网络覆盖面广、通信距离不限制、网络质量好、费用低等优势。

3.1，接口丰富

每套设备终端支持6路可自定义模拟量采集和开关量控制，支持4~20mA和0~10V模拟量采集。支持0~3.3/5V开关量输入输出。前端数据采集的压力传感器和温度传感器可直接与AD接口通信，流量计可直接与设备通信接口RS232/RS485/TTL/RS422等兼容接口通信，电磁阀可以通过开关量DO接口通信。一套设备解决所有前端设备数据采集和控制，减少采集控制RTU成本。又方便接入。

3.2，无线数据传输更稳定安全

采用433M无线自组网，保证分布管道区域集中采集汇总，有效解决地下室无信号，传输距离远，空旷实测12KM的点对点传输距离，灵活的自组网方式简化布线困难问题。

采用无线运营商网络，通过GPRS/CDMA/4G/LTE网络实现网络覆盖最普及方式进行联网，特点稳定性高、普及广、流量资费低，可通过运用商APN/VPDN专网，保证数据加密安全。

3.3，可靠的自我检测和自我修复系统

GW10系列产品采用全自主开发组网通信协议，底层多重链路保护哈重连机制，组网快，自动路由转发，数据重发和链路自动恢复机制保证无线自组网稳定传输。

GD30系列产品具有多重在线保持和心跳保持判断网络的连通状态，具有独特的网络掉线通知下位机功能，保证在网络故障和网络自我修复过程，工控主机能了解无线网络的状况，保证数据在上传时能有效的确保网络畅通性，避免数据丢失，造成系统判断错误。

四、网络组网拓扑和现场应用图

图1

现场图片：

五、产品在系统中功能作用与应用场所

厦门广控物联GW10系列产品/GD30系列产品在系统中主要应用在前端数据采集和无线组网传输功能，保证整套系统前端和后台的无线连接，起到承上启下作用，实现管道的全面无线覆盖采集监测。为热网管道监测提供低成本、高效率、高质量的热网安全监测。

目前该产品已经广泛应用我国大部分北方区域省市级区域的热网管道监测，基于物联网和无线互联网技术的城市热力管道监测系统，能根据实际需要供应热力资源，减少补必要的浪费；同时尽可能的实现实时预警，消除安全隐患。

解决对热力管网的实时监测问题，防患于未然，最大限度的保障人民生命财产安全，最大限度的节能环保。节约一份资源，同时也减少了热能消耗对环境带来的污染。

工业物联网无线数据采集系统，是一套具备终端数据采集，无线数据传输和数据应用分析等多功能的智能化数据采集和监控系统，它在市政供排水管网、供汽管网、热力管网、石油天然气管网、地下管沟监控；游泳池水箱水塔液位、大坝、河道水位、泵房浸水监控；蔬菜蘑菇、针金菇、水果、花卉、育苗等农业大棚智能环境监控；畜牧、家禽、水产等农业养殖智能环境监控；化工危化品石油天然气储罐区、电池、面粉仓库智能环境监控；电信机房、实验室、医院药房、生产车间、冷柜冰箱、图书馆、博物馆、档案室、粮库、烟草、酒糟酒曲酒窖等仓储馆藏智能环境监控；社区楼宇、港口工业园区、公园景区、校园广场、超市商场等大气环境质量智能监控；发动机、变频器等生产机器设备运行状态、仪器仪表能耗及生产缺料的智能监控等多个领域有着广泛的应用。

近年来，工业物联网无线数据采集系统的发展趋势是简化终端结构，在数据采集终端与主机之间采用无线通信，以代替复杂、不灵活的现场布线。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可以扩展或修改系统，满足不同领域的需要。

针对工厂生产车间机器设备运行状态、运行工艺参数、运行能耗数据，以及管网运行状态数据、变配电系统运行数据、车间仓储库房环境参数等数据的采集、监控，深圳信立科技结合XL.SN无线传感器网络2.4GHz或433MHz模块技术、MES制造执行系统技术及无线传感器、无线测控装置RTU等，自主研发设计了一套工业版工厂生产车间无线数据采集系统解决方案，实现实时获取完整、准确的工厂生产制造过程中的各种数据，为企业提高生产制造管理提供基础数据，全面优化生产制造的管理手段、提高生产制造管理效率，向工业4.0靠近！

一、系统功能

1、采集设备运行状态：停止、待机、运行、故障、检修等等，以及发生的时间点；

2、采集设备运行工艺参数：压力、温度、流量、转速、计数、风速、位移等；

3、采集设备运行能耗：电流、功率、电能；汽、气消耗量；

4、采集企业供水、供汽、空压、制冷等设备及相应管网的运行状态数据；

5、采集企业变配电系统运行数据；

6、监控车间环境参数，以及仓储库房环境参数。

二、系统通讯方案

1、XL.SN智能传感网络采集结构

XL90物联网智能网关，可同时构建433MHz和2.4GHz两种不同结构的传感网络，用于接收终端采集的数据，并上传至服务器。其中433MHz用于跨车间、厂区内的数据传输，2.4GHz用于车间内的数据传输。

2、XL.SN通讯网络方案

a、XL90物联网智能网关通过2.4GHz或433MHz等方式读取节点设备数据后，进行协议转换、数据处理，通过局域网，上传数据至MES服务器；

b、XL90物联网智能网关通过以太网，从第三方监控系统，如电力监控系统、EMS、DCS、智能楼宇系统等等，读取数据；

c、MES服务器，或XL90物联网智能网关，通过以太网，将数据转发给第三方系统，如EMS、ERP等。如图2。

3、物联网智能网关数据接入MES系统通讯方案

XL90物联网智能网关通过企业局域网，和MES服务器通讯。 XL90智能网关和MES的通信协议，可选以下3种： 建议首选：XL/9E-RDF Redis数据交换协议； 建议次选：XL/9E-DF 数据库格式协议； 建议再次选：XL/9E-UDP 通信协议； 工业以太网通用协议：MODBUS TCP。（不太建议选择）

三、系统解决方案

1、设备信号采集

配置XL60智能测装置，采集机器设备的运行信号，通过2.4GHz或433MHz方式上传，实现生产制造设备的信号采集。

2、设备控制器的数据采集

选配XL66智能转换器，读取机器设备控制装置及现场监控仪表采集的信号，通过2.4GHz或433MHz等方式接入传感网络。

3、管道压力、温度，车间环境、仓储环境的气体浓度、温湿度采集

选配XL61系列智能传感器，采集管道压力、温度，车间环境、仓储环境的气体浓度、温湿度，通过无线上传，并在需要的通道，出、入口设置声光报警器，或启动紧急设备。

4、其他信号采集

选配XL60智能测控装置，及XL68智能环境监测装置，采集火灾探测器、噪音传感器，光照传感器，液位变送器，压力变送器等等设备，以及系统原配的仪表数据。

四、系统优势

1、工厂生产车间无线数据采集系统建设过程中，无需布线，或减少布线数量，减少系统建设成本。

2、系统所需的设备安装调试方便，设备支持手机调试，提高运营维护的效率。

3、系统底层终端各种数据采集后统一接入企业MES系统，便于监控管理，提高企业生产管理效率。

五、系统配套

整个无线数据采集系统方案，根据应用需要配套的软硬件设备，包括XL90物联网无线智能网关、XL60智能测控装置RTU、XL68智能环境测控装置RTU、XL66智能转换器，以及XL61无线压力传感器、XL61无线温度传感器、XL61无线气体传感器、XL51无线温湿度传感器等无线传感器，还有MES制造执行系统软件。

六、适用范围

深圳信立科技设计的工业版工厂生产车间无线数据采集系统解决方案，适用于在我国珠三角、长三角、京津冀等沿海发达地区，以及重庆、成都、湖北、河南、安徽等内陆省份的电子加工制造、汽车制造、钢铁冶炼、机械装备、食品生产、医药生产等各行业制造业工厂。

对航天器进行跟踪测量并控制其运动和功能的专用地面系统，由航天测控中心和若干航天测控站组成，简称测控网。测控网通过对航天器跟踪测量、监视、控制和接收航天器发送来的数据，检测和控制航天器的运动，检测和控制航天器上各种装置和系统的工作，接收来自航天器的专用信息，与载人航天器的乘员进行通信联络。

任务　航天测控和数据采集网的主要任务是：①跟踪测量和监视人造地球卫星、载人飞船和空间探测器的飞行轨道及其各分系统的工作和环境状态，对获取的数据加以分析，判断航天器飞行轨道的正确性和航天器对空间环境的适应性，为改变航天器轨道、飞行程序和工作状态提供依据。②完成实时或程序控制，使航天器达到预定的轨道和保持正确的姿态。典型例子是静止卫星发射和定点。有的应用卫星是由卫星上存贮的理论轨道自动完成程序控制的。卫星入轨后，须由测控网测量和计算出实际轨道，将其注入卫星，依此修正卫星上的程序控制时间。航天器交会、机动、变轨和返回，都由航天测控网控制。③接收航天器的内部遥测数据、各种探测数据以及反映航天员生理状态的遥测信息、话音和电视信息等。将这些信息发送给航天测控中心，进行记录、显示、处理，供实时和事后分析使用。④对于各种要求高精度定位的应用卫星(如导航卫星、测地卫星、高分辨率对地观测卫星)，由测控网向用户提供准确的卫星位置数据，作为应用数据处理的基准信息。

网的组成　由航天测控中心和若干配有跟踪测量、遥控和数据采集设备的航天测控站(包括测量船和测量飞机)组成。测控站的数量、配备和分布取决于航天器的飞行轨道及其测控要求。航天测控中心与各测控站通过有线、无线通信与卫星通信构成一个通信和数据传输系统的综合体。

为便于同各测控站交换信息，航天测控中心设在地点适中和通信便利的地方。测控站的分布宜广，以提高测轨精度和增加网的测控范围。在固定测控站的跟踪范围之外，还辅以测量船、活动测控站或测量飞机。测控站配有大功率无线电发射设备和高灵敏度接收设备，站址设在无线电干扰小、有较小的遮蔽角(即测控设备的最低可跟踪角)的地方。光学跟踪测量站还应考虑有好的气象条件。

分类　航天测控和数据采集网依照测控功能大体上可以分为三类:①卫星测控网:为各种应用卫星和科学试验卫星服务。②载人飞船测控网：为载人飞船服务。载人飞船测控网除拥有一般测量、遥测和遥控设备外，还配备有与航天员通话和传递电视的设备。③深空网：为探测月球和深空行星的航天器服务。为了实现超远程的作用距离，深空网的地面设备有大口径天线和高灵敏度接收系统，所用设备采用距离变化率综合测量体制。由于深空目标距地球遥远，一个测控站可以对目标进行较长时间的观测。在全球均匀分布3个站，则任何时间至少有一个站能跟踪目标(见无线电跟踪测量系统、航天测控系统)。

FC-Gateway数据采集接口网关是北京华恒信远专门为工业标准通讯接口OPC Server软件、数据采集接口软件配套定制开发的一款嵌入式硬件产品，内置两个标准RS-232串口（其中一个串口可以通过跳线设置成RS-485）和两个RJ45以太网口，型号为Gateway-227B， 此外，还有Gateway-240B、Gateway-230B等嵌入式工控机型号。 该设备操作系统有Windows、Linux两种，其功能与特点如下： 1、OPC服务器：可连接DCS、PLC等控制系统，读写实时数据，包装成OPC Server工业标准通讯接口，提供给实时数据库系统、先进控制系统和MES系统集成商； 2、安全隔离：当数据采集接口网关为实时数据库系统提供实时数据时，它一般位于自动化控制系统和实时数据库服务器之间，由于数据采集接口网关采用了内置单向数据传输技术，可达到自动化控制系统和实时数据库服务器之间的安全隔离目的。 3、该产品操作系统、数据采集程序等均固化，不可修改。一旦被修改，重新启动后，自动恢复到初始状态，可防止病毒以及黑客软件攻击。 4、结构先进、安装方便，该产品高度1U，可以直接安装在标准机柜中，独特的散热技术，1U机箱有多个磁悬浮风扇散热。 5、数据采集冗余设计：支持双机双网冗余通讯。 6、可作为InfoPlus.21、PI、PHD等实时数据库系统的数据采集终端，也可写数据至关系数据库，为MIS、ERP等管理信息系统提供生产实时数据。

一、GPRS 网络

GPRS 是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、或大 数据的包月包年计费。覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS 的推出，为行业和企业用 户开展无线数据传输提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。 与有线网络相比，GPRS 网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS 的出 现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。

GPRS 通信方式更适合于各类数据采集业务，目前城市供水管网系统与各采用有线交互传输或电台方式，甚至有些偏远井道要有线网络接入成了不可能。月租费太高，用电话线传送数据按时间计费，带来诸多不便，费用也不便宜。GPRS的网络优点，包括5个方面：

1、覆盖范围

构建城市供水管网系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足城区、乡镇和跨地区的接入需求。由于管网检测点数量众多，分布在地 区的各个角落，而且地理位置分散。另外，还必须考虑今后系统扩充的可能，必须具有良 好的可扩展性。由于目前 GPRS 已覆盖省内绝大部分地区，能够满足城市供水管网系统对覆 盖范围的要求。

2、数据传输速率高

目前 GPRS 实际数据传输速率在 40Kbps 左右，完全能满足供水管 网系统数据传输速率的需求。

3、系统的传输容量大

城市供水管网系统要和每一个监测点实现实时连接。由于监测 点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而 GPRS 技术能很好地满足传输突发 性数据的需要。

4、通信费用控制灵活

采用传统的有线方式建立供水管网系统，必须租用专线或电话 线进行连接。由于管网监测点必须与中心随时保持连线状态，而每次数据发送的数据量很 小，线路资源利用率很低，平均每一个监测点每月的线路费用为 800～1200 元。而如果采 用 GPRS 通信方式，由于 GPRS 采用按数据流量计费的方式，资源利用率高，月通信费用将 在 200 元之内，如果数据量很大的情况下也可按包月或包年计费。

5、良好的实时响应与处理能力

与短消息服务比较，由于 GPRS 具有实时在线特性，系统无时延，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

二、供水管网管理的概述

随着我国经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高，城市的供水管网系统也越来越庞大，且许多供水管线的填埋情况复杂、资料不清，有些管线甚至仅凭当时施工工人的记忆去寻找，造成诸多设计上的失误和施工中的事故。

采用人工方法，借助图纸、各类卡片来管理城市供水管网系统，已越来越难以满足 实际需要。所以实现对供水管网管理系统的需求是相当迫切的。业内众多有识之士已达成 共识：使用计算机，借助无线网络系统技术来进行供水管网的管理、管网设计及数据采集，已是势在必行。

基于 GPRS 网络平台的无线数据传输技术自 2002 年在中国正式商用以来，以“实时在线、 按流量计费、覆盖率广”等优势在各行业取得广泛应用。随着信息化的发展，无线采集传输已经完全取代了以往的各种有线接入。而以往的有线连接必须依赖于网络布线、固定电话线路，对于发展移动性的服务、增设新的服务网点、增设临时性的窗口常会受到有线连接的困扰。 同时布线还需要昂贵的费用和铺设时间，对已有的网络也会有影响，所以有线连接已经严重限制了目前各种信息化应用的主要原因。

三、供水管网数据采集与监控系统的概述

深圳信立科技供水管网数据采集与监控系统，基于XL.SN无线传感器网络技术、传感器技术和计算机技术，通过无线传感器采集节点管网温度、压力数据，并以433M通讯方式上传至物联网智能网关，物联网智能网关将接收到数据以GPRS通讯方式实时传输到监控服务器，工作人员在电脑、手机端通过XL.VIEW组态软件解析监控服务器的管网压力、温度数据，实现对城市不同地方多点管网温度、压力的监控。

管网数据采集与监控系统，包括三个工作层：

1、数据采集层，负责采集节点数据。

2、数据传输层，负责接收、传输节点数据。

3、监控应用层，负责对节点数据的解析、查看、统计、分析、打印。

四、供水管网数据采集与监控系统的工程界面

1、登录界面

2、数据报表

3、历史曲线

4、报警信息

五、供水管网数据采集与监控系统的优点

1、供水管网数据采集与监控系统建设过程中，无需布线，或减少布线数量，减少系统建设成本。

2、系统所需的设备安装调试方便，设备支持手机调试，提高运营维护的效率。

3、系统底层终端各种数据采集后统一传输到监控服务器，便于监控管理，提高供水管网管理效率。

六、供水管网数据采集与监控系统的软硬件设备

1、无线压力传感器

集压力采集、无线传输等功能，自动保存或恢复补传数据，支持手机现场调试的XL61无线压力传感器，也叫智能压力传感器，无线压力采集器等，属于无线传感器网络产品。

XL61无线压力传感器，具有防爆、低功耗、高精度、稳定性强、使用寿命长等特点，可选433MHZ，2.4GHZ，WI-FI等无线传输方式。XL61无线压力传感器，也叫智能压力传感器，无线压力采集器。它的应用范围广，无需布线，减少运维成本，安装便捷，即插即用，适用于供水管网、供气管网、供油管网、环境、制造业、化工、能源、仓储、办工场所等环境的温度实时采集、无线传输、现场或远程监测和预警。

2、无线温度传感器

集温度采集、无线传输等功能，自动保存或恢复补传数据，支持手机现场调试的XL61无线温度传感器（插入式），也叫智能温度传感器，无线湿度采集器，属于无线传感器网络产品。

XL61无线温度传感器（插入式），具有防爆、低功耗、高精度、稳定性强、使用寿命长等特点，可选433MHZ，2.4GHZ，WI-FI等无线传输方式。

XL61无线温度传感器（插入式）应用范围广，无需布线，减少运维成本，安装便捷，即插即用，适用于各种管网管道管沟、气象、农业大棚、养殖场、仓储馆藏、冷藏冰柜、实验室、机房、生产车间等环境的温度实时采集、无线传输、现场或远程监测和预警。

3、物联网智能网关

智能网关，也称为无线数据通讯网关、数据采集网关、物联网智能网关，具有高度集成化的特点，集数据接收、协议转换、无线通讯传输等功能，支持多种通讯协议和通讯方式，如可采用GPRS，433mhz，2.4G及以太网等多种通讯方式。

XL90智能网关，集通讯管理、数据接收、协议转换、数据处理转发等功能，支持手机现场调试，可同时接收多个无线传感器数据，支持2路以太网口(Ethernet)、RS485和1路RS232串口、无线传输等上行方式， 可选GPRS，433MHZ，2.4GHZ等无线传输方式。适用于构建大容量的智能传感网络，广泛应用于机房、机站动力、环境监控系统，低压配电监控系统，电能数据监控系统，工厂机器设备、生产线运行状态监控系统，生产信息采集系统等无线监测与预警。

4、XL.VIEW组态监控软件

XL.view组态监控软件是基于SQLServer 数据库的系统控制中心，负责系统历史数据存贮，更高层级的数据计算、统计、分析，数据展示、发布、推送等，支持XLPS、MODBUS TCP、MODBUS RTU、OPC等通信协议，可按用户要求提供定制协议，支持Mssql、Mysql、Access等数据库接口，支持Active/Com/Dll，并通过Java Script调用，支持Windows、Android、iOS平台访问，适用于Window XP,Windows 7,Windows Server 2003/2008 操作系统。

该组态软件，读取XL90、XL91智能网关，以及XL65、XL68通过GPRS上传的数据，生成历史数据库。对数据进行统计、分析，生成用户所需的各种报表、曲线、图形，技术指标；实时显示、发布各种环境参数数据等；自动推送通知、报警信息，提醒相关人员进行支援； PC、移动终端，依据访问权限，查询、浏览相关数据； 通过PC或移动智能终端，对现场设备进行控制； 支持百度地图和视频图像显示。

农业“物联网”+的技术支撑：

全球定位系统GPSGPS是智能农业的基础。主要用于实时、快速地进行田间信息的炒菜机和田间操作的精确定位。地理信息系统GIS通过GIS 可快速检索各点的土壤、空气等农业状况。再据此采取措施，有针对性的运用精准农机进行操作。遥感系统RSRS农业遥感技术对各种物体如土地、河流水系、农作物等尽心观测，使人们快速获得相关农业信息，其准确性比热工预报大大提高

设施大棚智能温室环境测控:

本系统实施远程获取温室大棚内的环境出单数及视频图像，通过模型分析，远程或自动控制外围设备，保证温室大棚内的环境最适宜作物生长；同时，还可以通过手机、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等。实现温室大棚集约化、网络化远程管理。

作者：深圳信立科技时间:2017-09-04来源：itbsxl点击数：11

在工业数据采集传输的方式上，可以分为有线和无线采集传输两种，采用有线通信方式的数据采集称为有线数据采集，而采用无线通信方式的数据采集称为无线数据采集。那么，了解有线和无线采集传输方式的各自优劣势，有助于在工业数据采集传输应用中选择更好的方式，减少建设成本，提供工作管理效率。

一、有线数据采集传输方式

1、安装布线十分不方便。需要架设电缆，或挖掘电缆沟，投入大量的人力和物力，大约75%的时间都消耗在安装和布线上；

2、局限性太大。在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候，将对有线网络的布线工程有着极强的制约力；

3、扩展性比较差。在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备；如果采用有线的方式，需要重新的布线，施工比较麻烦；

4、调试维护比较麻烦。如果是安装在高处或空间比较窄的设备，需要先拆卸下来才能进行连线调试。

5、建设成本比较高。包括传感器通道和劳动力费用，造价相当高；

6、稳定性比较好。信号传输的稳定性比较好，抗干扰能力较强。

二、无线数据采集传输方式

1、安装比较灵活方便。无需挖沟布线，即插即用，只要负责数据采集的部分和传感系统相连，通讯部分依靠无线实现；

2、调试维护便捷。支持智能终端现场对工业级无线产品设备进行无线调试；工业级无线产品软硬件设备，包括XL90/91物联网智能网关、XL61无线温度传感器、XL61无线压力传感器、XL61无线气体传感器、XL51无线温湿度传感器、XL68智能环境监测装置RTU、XL60/65智能测控装置RTU、XL66智能转换器DTU、XL62环境监测传感器、XL.VIEW组态监控软件等。

3、扩展性比较好。只需将新增设备与无线产品设备连接就可以实现系统的扩充；

4、建设成本相对较低。无需布线或减少布线数量，节省了人力物力，节省了投资。

5、支持多种无线通讯方式。如2.4G，433M，GPRS，NB-IOT等。根据现场环境和用户的实际要求选择具体的无线通讯方式；

6、稳定性比较好。信号数据传输的稳定性、抗干扰能力不比有线系统差。

通过对比分析，无线数据采集传输方式的稳定性和抗干扰能力与有线数据采集传输方式相比略逊一筹，但是无线数据采集传输方式有其使用方便、成本相对较低的突出优点，凭借这些优点，它在供排水管网监测系统、供暖管网监测系统、热力管网监测系统、智慧农业温室大棚环境监测系统、智慧养殖环境监测系统、危化品储罐仓库监测系统、仓储馆藏等环境监测系统、园区等环境监测系统、工厂生产用电能耗监测系统、工厂车间无线数据采集系统、以及智能抄表、智能照明、水池水塔水位液位监测系统、消防栓及井盖监测系统、发动机、变频器、泵站监测系统等领域得到广泛的应用。

当前，无线数据采集传输方式是现代信息通信研究的重要组成部分，它与传感器网络、信息处理等作为现代数据监测控制的基本技术。深圳信立科技专业提供信号无线传输产品，及无线数据采集系统整体解决方案。随着各种技术的综合发展和应用，无线数据采集传输方式必将有更大的发展空间。

一、携程实时用户数据采集系统设计实践

随着移动互联网的兴起，特别是近年来，智能手机、pad等移动设备凭借便捷、高效的特点风靡全球，同时各类APP的快速发展进一步降低了移动互联网的接入门槛，越来越多的网民开始从传统PC转移至移动终端上。但传统的基于PC网站和访问日志的用户数据采集系统已经无法满足实时分析用户行为、实时统计流量属性和基于位置服务（LBS）等方面的需求。

我们针对传统用户数据采集系统在实时性、吞吐量、终端覆盖率等方面的不足，分析了在移动互联网流量剧增的背景下，用户数据采集系统的需求，研究在多种访问终端和多种网络类型的场景下，用户数据实时、高效采集的方法，并在此基础上设计和实现实时、有序和健壮的用户数据采集系统。此系统基于Java NIO网络通信框架（Netty）和分布式消息队列（Kafka）存储框架实现，其具有实时性、高吞吐、通用性好等优点。

1、技术选型和设计方案：

一个典型的数据采集分析统计平台，对数据的处理，主要由如下五个步骤组成：

图1、数据平台处理流程

其中，数据采集步骤是最核心的问题，数据采集是否丰富、准确和实时，都直接影响整个数据分析平台的应用的效果。本论文关注的步骤主要在数据采集、数据传输和数据建模存储这三部分。

为满足数据采集服务实时、高效性、高吞吐量和安全性等方面的要求，同时能借鉴互联网大数据行业一些优秀开源的解决方案，所以整个系统都将基于Java技术栈进行设计和实现。整个数据采集分析平台系统架构如下图所示：

图2（数据采集分析平台系统架构）

其中整个平台系统主要包括以上五部分：客户端数据采集SDK以Http(s)/Tcp/Udp协议根据不同的网络环境按一定策略将数据发送到Mechanic(UBT-Collector)服务器。服务器对采集的数据进行一系列处理之后将数据异步写入Hermes(Kafka)分布式消息队列系统。为了关联业务服务端用户业务操作埋点、日志，业务服务器需要获取由客户端SDK统一生成的用户标识（C-GUID），然后业务服务器将用户业务操作埋点、日志信息以异步方式写入Hermes(Kafka)队列。最后数据消费分析平台，都从Hermes(Kafka)中消费采集数据，进行数据实时或者离线分析。其中Mechanic(UBT-Collector)系统还包括对采集数据和自身系统的监控，这些监控信息先写入Hbase集群，然后通过Dashboard界面进行实时监控。

（1）基于NIO的Netty网络框架方案

要满足前面提到的高吞吐、高并发和多协议支持等方面的要求。我们调研了几种开源异步IO网络服务组件（如Netty、MINI、xSocket），用它们和NginxWeb服务器进行了性能对比，决定采用Netty作为采集服务网络组件。下面对它进行一些概要介绍：Netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，它提供了对TCP、UDP和文件传输的支持，Netty的所有IO操作都是异步非阻塞的，通过Future-Listener机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得IO操作结果。

图3（Netty框架内部组件逻辑结构）

Netty的优点有：

a、功能丰富，内置了多种数据编解码功能、支持多种网络协议。

b、高性能，通过与其它主流NIO网络框架对比，它的综合性能最佳。

c、可扩展性好，可通过它提供的ChannelHandler组件对网络通信方面进行灵活扩展。

d、易用性，API使用简单。

e、经过了许多商业应用的考验，在互联网、网络游戏、大数据、电信软件等众多行业得到成功商用。

Netty采用了典型的三层网络架构进行设计，逻辑架构图如下：

图4（Netty三层网络逻辑架构）

第一层：Reactor通信调度层。该层的主要职责就是监听网络的连接和读写操作，负责将网络层的数据读取到内存缓冲区中，然后触发各种网络事件，例如连接创建、连接激活、读事件、写事件等，将这些事件触发到Pipeline中，再由Pipeline充当的职责链来进行后续的处理。

第二层：职责链Pipeline层。负责事件在职责链中有序的向前（后）传播，同时负责动态的编排职责链。Pipeline可以选择监听和处理自己关心的事件。

第三层：业务逻辑处理层，一般可分为两类：a. 纯粹的业务逻辑处理，例如日志、订单处理。b. 应用层协议管理，例如HTTP(S)协议、FTP协议等。

我们都知道影响网络服务通信性能的主要因素有：网络I/O模型、线程（进程）调度模型和数据序列化方式。

在网络I/O模型方面，Netty采用基于非阻塞I/O的实现，底层依赖的是JDKNIO框架的Selector。

在线程调度模型方面，Netty采用Reactor线程模型。常用的Reactor线程模型有三种，分别是：

a、Reactor单线程模型：Reactor单线程模型，指的是所有的I/O操作都在同一个NIO线程上面完成。对于一些小容量应用场景，可以使用单线程模型。

b、Reactor多线程模型：Rector多线程模型与单线程模型最大的区别就是有一组NIO线程处理I/O操作。主要用于高并发、大业务量场景。

c、主从Reactor多线程模型：主从Reactor线程模型的特点是服务端用于接收客户端连接的不再是一个单独的NIO线程，而是一个独立的NIO线程池。利用主从NIO线程模型，可以解决一个服务端监听线程无法有效处理所有客户端连接的性能不足问题。Netty线程模型并非固定不变的，它可以支持三种Reactor线程模型。

在数据序列化方面，影响序列化性能的主要因素有：

a、序列化后的码流大小（网络带宽占用）。

b、序列化和反序列化操作的性能（CPU资源占用）。

c、并发调用时的性能表现：稳定性、线性增长等。

Netty默认提供了对GoogleProtobuf二进制序列化框架的支持，但通过扩展Netty的编解码接口，可以实现其它的高性能序列化框架，例如Avro、Thrift的压缩二进制编解码框架。

通过对Netty网络框架的分析研究以及对比测试（见后面的可行性分析测试报告）可判断，基于Netty的数据采集方案能解决高数据吞吐量和数据实时收集的难点。

》》点击阅读全文

扬尘在线监测系统感知层，污染源在线监测仪，包括颗粒物浓度监测仪、气象五参数监测仪、噪声监测仪和视频监控摄像机，对颗粒物浓度、气象参数、噪声和现场视频进行连续自动在线监测;OSEN-YZ颗粒物监测仪就可以实现扬尘的实时监测，数据无线上报。传输层：采用有线、无线、3G/4G等方式传输各种监测数据。平台层：数据服务云平台，依托在建工地扬尘与噪声监测平台的数据，进行系统分析、提供跨区域、全时间、多层次的数据挖掘和对比，为科学治理雾霾提供数据支撑，应用层：面向不同环保局、建筑工地的客户端系统，实现基于Web的污染源实时数据在线监测、现场图像和视频的监控、污染源超标报警、以及面向不同管理层的各种管理与统计分析。

扬尘在线监测系统由颗粒物在线监测仪、数据采集和传输系统、视频监控系统、后台数据处理系统及信息监控管理平台共四部分组成。系统集成了物联网、大数据和云计算技术，通过光散射在线监测仪、云台摄像头、气象五参数采集设备和采集传输等设备，实现了实时、远程、自动监控颗粒物浓度;数据通过采用3G/4G网络传输，可以在智能移动平台、桌面PC机等多终端访问;监控平台还具有多种统计和高浓度报警功能，可广泛应用在散货堆场和码头、混凝土搅拌站以及工厂企业无组织排放的实时监控。

扬尘在线监测系统的功能与系统特点，人机交换界面，采样频率自主设定，高低上限报警，8路常开继电器，标准RS485 RS232数据提取 RJ45以太网接口，标准MODBUS RTU通讯协议。符合国家标准：GB3096-2008《声环境质量标准》和GB3095-2012《环境空气质量标准》采用在线式粉尘监测仪，性能稳定，数据准确。具有数据观察窗功能，以方便用户就地查看测量数据。具有扬尘预警、超标提醒、图像抓拍功能。全天候全自动24小时365天持续不间断工作，故障提示报警功能。气象参数扩展：可选配温湿度、风速风向、气压、降雨量、一体化摄像头等。工作环境：温度-20～80℃，相对温度不高于90%.