Использование GPRS для опроса счетчиков Меркурий

По некоторым существенным причинам, GPRS технология более предпочтительна в качестве способа дистанционного сбора данных и конфигурирования счетчиков электроэнергии по сравнению с технологией CSD. Особенно преимущества GPRS заметны при работе с большим количеством точек учета и соответственно большим объемом данных.
В наш отдел периодически обращаются с вопросами по поводу возможности использования технологии GPRS при опросе счетчиков Меркурий, и в частности счетчиков Меркурий со встроенным GSM модемом. Отвечаем: да, использование GPRS с такими счетчиками возможно. Но счетчик и встроенный GSM модуль необходимо соответствующим образом настроить.
Для более подробного же ответа на подобные вопросы предназначена эта статья.
GSM модули,встраиваемые в счетчики Меркурий, а также в GSM шлюзы Меркурий 228, с определенного времени (т.е. версии прошивки), поддерживают передачу данных по технологии GPRS/ Вообще же режимов работы, поддерживаемых GSM модулями можно перечислить несколько:

1. CSD или  DATA вызовы
2. UDP клиент.
3. активный UDP клиент 
4. TCP клиент
5. TCP сервер
6. активный FTP клиент

 Из перечня режимов видно, что GSM модули могут работать в режиме GPRS  как со статическими, так и с динамическими IP адресами. Постараемся рассмотреть подробнее настройку и использование режима GPRS с динамическими IP адресами, на примере счетчика Меркурий 233 ART-01  RKG со встроенным GSM модемом на базе модуля Telit GL868. Режим работы с динамическим IP адресами особенно интересен, так как использование динамических адресов не требует абонентской платы, в отличии от варианта с применением статических IP адресов.
Динамические IP адреса называются таковыми потому, что могут изменяться. При регистрации GSM модуля в сети GPRS ему присваивается IP адрес. Если произойдет перерегистрация, то адрес изменится. В случае же со статическим адресом, он останется неизменным,(но в замен  такое удобство оператор, как правило, требует  ежемесячную плату). Адрес в свою очередь необходимо для того что бы программное обеспечение производящее сбор данных со счетчика, знало куда, собственно, за этими данными обращаться,  по какому адресу.
Если адрес статичен, то его мы просто прописываем в программном обеспечении, с уверенностью что он останется неизменен в процессе функционирования системы. Если адрес динамичен, то такой уверенности быть не может. Решается эта задача просто, GSM модуль, встроенный в счетчик сам, с заданной периодичностью, обращается к специальному программному обеспечению, с целью сообщить свой текущий адрес, и в следствии этого программа опроса всегда знает текущий, адрес опрашиваемого GSM модуля.

Схематично это выглядит следующим образом.

1. GSM модуль обращается к специализированной программе "TCP Gateway"
2. "TCP Gateway" определяет текущий IP адрес GSM модуля
3. "TCP Gateway" создает порт для обмена с программой опроса
4. Программа опроса , отправляет данные в порт открытый программой "TCP Gateway"
5. TCP Gateway осуществляет переадресацию данных от программы на счетчик
6. Также схема действует и в обратном направлении.

"TCP Gateway" может находиться как на локальном компьютере (в этом случае программа опроса будет отправлять данные на локальный IP), а может находиться на сетевом компьютере (соответственно данные будут отправляться программой опроса на сетевой IP)
"TCP Gateway" открывает два порта, один для обмена данными со счетчиком, другой с программой опроса. Номера этих портов отличаются на 1000.

Итак для работы со счетчиками по GPRS нам необходимо:

• Счетчик с соответствующим, поддерживающим  режим работы GPRS  модулем.
• SIM карта с подключенной услугой передачи данных (GPRS)
• Компьютер с выходом в интернет. На тестовом этапе можно обойтись сетевым подключением с динамическим адресом. Свой текущий адрес компьютера тогда надо будет узнавать. Это можно сделать с помощью сервисов "мой IP", который предоставляет например Яндекс. Для построения же полноценной системы, необходимо будет обзавестись подключением со статическим, т.е. постоянным IP адресов.

 Теперь рассмотрим подробнее шаги по настройке такой системы.

Шаг 1
Настройка локальных сетевых параметров

Чтобы счетчик (GSM модуль счетчика) мог передать нам информацию о своем текущем IP, нам необходимо "сообщить" ему наш адрес и номер порта. Свой IP адрес узнаем у системного администратора, интернет провайдера или просто при помощи сервисов "Мой IP", коих много на просторах интернета (для примера Яндекс дает такую возможность в интернетометре) 

Открытие же порт зависит от того как Ваш компьютер осуществляет выход в интернет. Если компьютер имеет прямой выход, то это существенно облегчает дело, а именно делать с портами нечего не придется. Если же Ваш компьютер имеет выход в интернет через роутер, то потребуется "промапить" (от английского слова map - карта)  порт, а именно необходимо в настройках роутера назначить внешний порт с привязкой к IP адресу Вашего компьютера, который используется в локальной сети. (Компьютер + роутер - это уже локальная сеть и в ней своя адресация)

В результате имея "на руках" внешний IP адрес нашего компьютера, или нашей сети, и номер порта, мы можем перейти к следующему шагу.

Шаг 2
Настройка GSM модема счетчика

Настройка встроенного GSM модуля производится посредством управляющих SMS. Используются три типа SMS, каждая для настройки своего определенного перечня параметров. Подробнее формат конфигурационных СМС описан здесь.

Настройки режима работы GSM модуля входят в группу настроек первой "страницы" (см формат конфигурационных СМС) На этой "странице" мы должны установить режим работы, использование пакетной передачи, IP адрес и др информацию. 

Для реализации схемы работы на базе программы TCP Gateway нам требуется записать:

1. Параметр определяющий номер страницы и необходимость ответной СМС - 1
2. Режим работы - 21 - TCP клиент
3. Использование пакетного режима - 0 - отсутствует, т.е. используется сквозной канал
4. IP адрес программы TCP Gateway - например IP адрес нашей локальной сети (роутера) в сети интернет 95.231.34.18
5. Номер порта - например - 1212
6. Период отправки ping - например 5 (пять минут)
7. Идентификатор счетчика - Например incotex (в честь фирмы производителя счетчика)
8. Логин доступа к GPRS  (узнать у оператора связи)
9. Пароль доступа к GPRS (узнать у оператора связи)
10. APN название точки доступа  (узнать у оператора связи) например internet.mts.ru
11. Периодичность и длительность сессии (по умолчанию стоит 0,0,т.е. сессия не ограничена)
12. Оставшиеся два параметра используются только в ответных СМС, когда GSM модуль сообщает  уровень сигнала и версию прошивки.

Таким образом наша СМС будет иметь следующий вид:

###!1!21!0!95.231.34.18!1212!5!incotex !mts!mts!internet.mts.ru!0,0!!!

Двенадцатый и тринадцатый параметр мы оставили пустыми, таким же образом можно оставить данные по умолчанию в других параметрах, если их изменение не требуется.

Для получения ответных СМС, от счетчика необходимо записать телефон СМС центра используемого оператора. Эта настройка производится СМС второй "страницы". Также на этой странице указываются настройки порта связи GSM модуля со счетчиком.  Например, если телефон СМС центра будет 89104999109, а в счетчике используется интерфейс RS-485, то СМС примет вид:

###!3!1!9600,8,n,1!!+79104999109!!!!!!!!!

Большинство параметров, этой СМС, мы оставляем по умолчанию. Более подробно о них смотрите Формат конфигурационных СМС

Шаг 3

Установка и настройка программы TCP шлюз (TCP Gateway)

Эта программа играет ключевую роль в системе опроса на базе GPRS. TCP шлюз производит переадресацию данных, от счетчика на программу опроса, а от программы опроса на счетчик. Если подробнее, то программа после запуска, во-первых  начинает прослушивать тот самый порт, который мы открыли в первом шаге, и который  во втором шаге записали в качестве настройки GSM модуля, а во-вторых создает новый порт, который номером отличается от первого на 1000 и используется для обмена с программой. Все данные TCP шлюз из прослушиваемого порта передает в порт для обмена с программой и наоборот. При этом TCP шлюз умеет определять текущий IP адрес GSM модуля встроенного в счетчик. Таким образом пользователь не замечает изменения адреса GSM модулей, встроенный в счетчики, а работает всегда с одним адресом - адресом программы TCP шлюз и её портом, который она открывает для обмена с программой.
Таким образом... скачиваем программу здесь.
Распаковываем архив. Открываем в блокноте файл "list.ini" который находится в папке "res" , и добавляем запись формата: [номер порта]/ Например, в нашем случае эта запись будет:

[1212]

Заносим в этот файл все используемые порты.. Сохраняем файл и закрываем. Запускаем программу "server.exe"
В случае успешного запуска на экране появится окно.

В котором будет указан номер порта  для обмена со счетчиком и номер порта для обмена с программой опроса, при этом мы указали программе только один порт, второй она создала сама. Также откроется терминальное окно, для просмотра лога обмена.

И в приведенном примере терминального окна, мы увидим сообщения выделенные  цветом, из которых следует, что  связь с GSM модулем установлена, а в первом окне уже можно будет увидеть его IP.

Шаг 4

Запуск и настройка Конфигуратора

В качестве программы опроса мы используем программу "Универсальный Конфигуратор счетчиков Меркурий"  В настройках параметров связи указываем:
Тип интерфейса TCP/IP

IP- адрес - ip адрес компьютера, на котором установлена программа TCP шлюз (TCP Gateway). Если это локальный компьютер,.то IP адрес локального компьютера.

Порт: номер порта, открытого программой TCP шлюз для обмена с программой опроса. В нашем случае это 2212 (см окно программы TCP Gateway)

Тип счетчика, его сетевой адрес и пароль доступа в соответствии с опрашиваемым счетчиком.
Для компенсации возникающих в сетях передачи данных задержек увеличим тайм ауты и время ожидания ответа: Установим следующие значения:

Кликаем по кнопке "Соединить" В случае верной настройки в терминальном окне программы "server.exe" мы увидим соответствующий  лог:

А в программе Конфигуратор результаты опроса.