基于CDMA網絡

一、 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、更安全的氣象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CDMA無線網絡來實現。

　　二、 CDMA網絡簡介

　　CDMA是(Code Division Multiple Access)即碼分多址技術,是近年來用于數字蜂窩移動通信的一種先進的無線擴頻通信技術。

　　隨著CDMA1X 業務的不斷深入發展，除了個人用戶的普通上網應用外，行業用戶對利用CDMA1X 組建專用虛擬網的需求也日益增加，充分體現CDMA1X 無線數據業務的優勢，向用戶提供差異性服務，切實滿足用戶的移動工作需求。

　　CDMA1X數據傳輸的優點在于:

　　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CDMA已覆蓋國內絕大部分地區，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：CDMA1X的上網速率最高可達到153.6Kbps 能夠提供平均30Kbps的上行速率，70Kbps的下行速率，完全能滿足加油站的數據傳輸要求。

　　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CDMA技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

　　4、穩定性高：CDMA系統切換時的基站覆蓋采用“單獨覆蓋—雙覆蓋—單獨覆蓋”。

　　5、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也不大，線路資源利用率較低，如果采用CDMA通信方式，可根據數據量的大小采用不同的計費方式，一般月通信費用將在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。

　　6、良好的實時響應與處理能力：與GSM/GPRS服務比較， CDMA具有實時在線穩定的特性，系統時延小，可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。

　　三、解決方案

　　網絡拓撲圖：

　　系統組成：

　　本加油站數據采集系統由省、市石化控制中心；加油站設備儀表、采集器和廈門四信通信技術有限公司 F2203 CDMA DTU組成。

　　1 終端CMDA設備

　　 F2203 CDMA DTU技術規范

　　F2203 CDMA DTU采用高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺，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，產品支持電話，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傳輸數據等功能。公司產品已廣泛應用于移動POS終端、金融、供應鏈自動化、智能化運輸、工業自動化、智能建筑、智能家居、消防、公共安全、環境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、軍事、空間探索、農業、林業、水務、電力、煤礦、石化等領域。

　　1. 無線參數

　　u 支持IS-95 A/B 和CDMA2000 1xRTT無線網絡

　　u 支持13K QCELP音頻編解碼

　　u 支持數據和短信功能

　　u 支持雙音多頻(DTMF)

　　u 支持完善的AT命令

　　2. 硬件系統

　　u 高性能嵌入式處理器，主頻100M，512K FLASH。

　　u 接口：

　　同時支持RS232/RS485串口。串口速率110~230400bits/s。

　　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。

　　u 供電：

　　外接電源：DC 12V/500mA

　　寬電壓供電：DC 5~35V

　　通信電流：<250mA (12V)

　　u 無線模塊

　　采用高性能工業級CDMA無線模塊

　　u 尺寸

　　外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線及固定件）

　　u 其它參數:

　　工作環境溫度 -25~+65&ordm;C

　　儲存溫度 -40~+85&ordm;C

　　相對濕度 95%(無凝結)

　　3. 軟件功能

　　u 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。

　　u 支持RSA，RC4加密算法

　　u 支持虛擬數據專用網（VPDN）

　　u 透明數據傳輸與協議轉換，支持多種工作模式

　　u 支持數據中心動態域名和IP地址訪問

　　u 支持雙數據中心備份傳輸

　　u 支持多數據中心同步傳輸（5個數據中心）

　　u 支持電話、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。

　　u 支持短消息備份及告警。

　　u 多重軟硬件看門狗

　　u 數據包傳輸狀態報告。

　　u 標準的AT命令界面

　　u 可以用做普通撥號MODEM

　　u 支持telnet功能。

　　u 支持遠程配置，遠程控制

　　u 通過串口軟件升級

　　u 同時支持LINUX和WINDOWS操作系統

　　2. 終端儀器：液位儀、流量計、可然氣體探測器、IC讀卡器等，實時計量各儀表的參數，通過采集器或集線器串口傳送到CDMA DTU，然后由DTU發送到數據中心。

　　3. 采集器：PLC、RTU、集線器或其它采集設備，實時采集終端液位儀、流量計、可然氣體探測器、IC讀卡器等數據，支持多路模擬量輸入，多路數字量輸出。支持RS232/RS485串口協議。

　　終端條件:

　　&Oslash; 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/RS485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。

　　&Oslash; 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/RS485串口和DTU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：

　　u 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。

　　u 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。

　　u 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。

　　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。

　　u 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。

　　u 入庫管理：入庫數據，統計超耗及途損。

　　u 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。

　　u 實物庫存管理：提供油罐動態計量及庫存數據。

　　u 出庫日報：提供油庫每日出庫統計。

　　u 保管庫存管理：提供日/月報保管帳制作。

　　u 油庫盤點：提供油庫商品盤點表，損溢統計，油品調整。

　　u 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CDMA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。

　　u 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。

　　四、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：中心無線路由器接入，此方案在中心無寬帶條件接入的情況下采用，但要有CDMA網絡覆蓋。

　　 中心采用無線路由器，采用DNS解析方式，穩定性較差。

　　 中心采用無線路由器，申請固定IP，穩定性好，推薦此方式。

　　 中心采用無線路由器，申請APN專線，穩定性較好，此方式為最佳。

　　方案四：中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP

　　u 客戶中心通過一條數兆的APN專線接入CDMA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與運營商路由器之間采用GRE隧道。

　　u 為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于CDMA專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。

　　u 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。

　　u 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。

　　u 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。

　　五、總結

　　加油站CDMA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CDMA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。