利用GPRS无线通迅实现供水管网监测
随着科学技术的迅猛发展,数据通迅越发成熟、完善。目前应用理想的通迅设备有两种:(1)数传电台;(2)GPRS/CDMA数传模块。供水管网监测系统的主要目的是解决对供水管网各环节监测点的数据采集和控制。系统由监控中心和各个测压监测点组成,各个管网监测点的数据采集终端RTU可监视和采集压力、流量等各种数据,供控制中心及有关部门分析和决策取用,提高工作效率,保证供水质量,满足日益增产的用水量的需求。
目前,自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类,其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等,而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM短信/GPRS通信等。
在供水调度监控系统中,由于各压力监测点分布范围广、数量多、距离远,个别点还地处偏僻,因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际,向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线,而且有些监控点线路难以到达,况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程,速度慢,运营成本较高,总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高,不便于大规模使用;与之相比,无线通信方式则显得非常灵活,它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中,无线通信方式主要包括:超短波(230MHz)无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等,其中卫星通信由于通信费用昂贵,只在一些特殊的领域下使用,未得以普及;而扩频通信技术虽然速率高,但只能在视距范围内传输,应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点,但此种方法适合于开阔地段,它又受地理环境的限制,信号覆盖范围小等缺点。因此在地理环境复杂的地区,选择中国移动的GPRS网络通讯技术无疑是比较理想的。
目前GSM网络经过电信部门的多年建设,覆盖范围不断扩大,已成为成熟、稳定、可靠的通信网络,特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建供水调度监控系统,实现管网监控点、加压站、水源井的无线数据传输具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。
目前GSM网络经过电信部门的多年建设,覆盖范围不断扩大,已成为成熟、稳定、可靠的通信网络,特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建供水调度监控系统,实现管网监控点、加压站、水源井的无线数据传输具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。
二、GPRS无线监控系统具备如下特点:
1、良好的实时响应与处理能力。由于GPRS具有实时在线特性,系统能够同时实时收取、处理多个所有监测点的各种数据,无需轮询就可以使同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、远程设备控制:由于采用GPRS双向传输系统,监控中心可以反向实现对加压站水泵设备的开关控制以及其他水位监测等功能;
3、建设成本低:可充分利用现有GSM网络,设备安装即接通,而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境,还需要配备天线铁架中继站等附属设备。
4、安装调试简单,建设周期短:利用现有成熟GSM网络,系统投入运行时基本不需要调试,安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大,要先进行现场信号测试,天线铁架架设,天线方向角度调试等工作。
5、覆盖范围广。构建供水调度监控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,能满足山区、偏僻地区、乡镇和跨地区的接入需求。
6、通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式,运营维护成本低,每个点月通信费用将在20元之内。
三、通讯的特性
产品基于中国移动的GPRS网络,具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点,提供标准232数据口可直接与计算机、数据终端等连接,传输速率达171Kbps。
1、支持900/1800双频
2、接口:RS232、RS485、TTL。
3、系统理论传输速率171Kbps,实际传输速率40Kbps。
4、支持Windows98/2000/XP操作系统。
5、透明数据传输:为用户的数据设备提供透明传输通道;
6、实时监测网络连接情况,掉线自动重连功能;
7、提供主副IP及动态域名解析;
8、心跳报告时间间隔用户可设定;
9、数据通信帧长度用户可设定;
10、安装灵活、使用方便、可靠。
系统框图如下:
四、运行费用
采用GPRS构建供水调度管网压力流量监测系统,目前有包月制和按数据量两种收费方式,按流量计算0.03元Kbits,而包月制有10元/月、15元/月、20元/月、30元/月、50元/月、100元/月、120元/月、200元/月等,20-30元/月可满足本监测系统的实际数据量,估计日后其费用会逐步降低。对于用户来说,由于通信费用较低,享受到了实惠。另外,由于接入设备可以移动,当监控点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用,可以保护用户原有投资,适合于供水调度监控工作的特点,能很好地满足供水调度监控的需求,而且,做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户,随着用户数量的增加,移动通信公司的营收也随之增加,调动了运营商的积极性,符合网络建设和网络应用同步发展的要求。
各监控点使用GPRS透明数据传输终端,通过移动的GPRS网络与监控中心相连;各数据采集点使用移动通信公司统一的SIM卡,同时监控中心对各点进行登记,保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行监控系统软件,支持24小时实时在线,实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。
五、安全措施
由于供水调度监控系统的特殊性,本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环,网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。即使出现硬件和软件故障,系统也不能中断运行。
1、对于特定用户,可通过数据中心分配特定的用户ID和密码,其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录系统,系统的安全性进一步增强。
2、数据加密:通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。
3、网络接入安全鉴定机制:采用防火墙软件,设置网络鉴权和安全防范功能,保障系统安全。
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