GPRS遠程供水管網(wǎng)系統(tǒng)技術方案

分類：解決方案日期：2009-08-21 09:10:47 來源：廠商

一、 項目簡介

為保證供水管網(wǎng)工作有的放矢，依靠現(xiàn)代計算機通信技術和傳感技術，實施對供水管道的無人化遠程實時監(jiān)測，并且能夠自動傳輸?shù)缴厦娓骷壷鞴懿块T，監(jiān)測輸水管網(wǎng)、城市供水管網(wǎng)的壓力、流量信息；及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)故障，提高維護效率、降低損失，保障輸水、供水質(zhì)量，達到科學預警，減少成本，提高效率的目的。

二、 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由儀表設備、GPRS測控終端、GPRS網(wǎng)絡、監(jiān)控管理中心等設備組成。

儀表設備包括：

水表或流量計、壓力變送器等

1、GPRS測控終端（RTU）

由藍迪通信科技公司自主開發(fā)，是該系統(tǒng)的核心部分之一。其主要功能：

1）通過變送器及傳感器將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采樣、A/D轉(zhuǎn)換、邏輯判斷、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)處理和協(xié)議打包、存儲并向通信單元傳輸操作;

2）接受通信單元發(fā)來的信息和控制操作，處理并執(zhí)行控制中心對采集參數(shù)的設置或機構(gòu)操作；

3）流量計數(shù)據(jù)通信協(xié)議的編碼和解碼

4）供電方式可采用市電220V供電、電池供電、太陽能供電幾種方式。

（1） 技術原理：

LAND無線RTU是集成了模擬信號采集、過程IO控制和無線數(shù)據(jù)通信于一體的高性能測控裝置，可以直接接入標準變送器信號或儀表輸出的模擬信號、電平信號、干觸點、脈沖信號等，是小規(guī)模過程信號實施無線測控的最佳手段。

LAND無線RTU內(nèi)部具有一個高性能的微處理器，可以完成模擬信號的采集、量值轉(zhuǎn)換和濾波處理等，數(shù)據(jù)的存儲周期和上報周期可以根據(jù)用戶環(huán)境的要求而調(diào)整，多點組網(wǎng)的方式非常靈活，既可以選擇簡單方便的GSM短消息方式，也可以選擇高效實時的GPRS/CDMA網(wǎng)絡方式。監(jiān)控中心的建立也是非常容易，目前流行的組態(tài)軟件都可以直接接入，同時我公司也可以提供基于互聯(lián)網(wǎng)WEB發(fā)布的測控系統(tǒng)，可以滿足大多數(shù)用戶的需求。

（2） 功能及特點：

① 配備多種接口資源，包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出，脈沖信號輸入等；

② 支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入流量計等各種設備；

③ 采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；

④ 采用工業(yè)級超低功耗高性能的嵌入式處理器；

⑤ 用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報警上下限設定；

⑥ 內(nèi)設工業(yè)時鐘，精確計時；

⑦ 自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；

⑧ 內(nèi)置大容量FLASH存儲器，數(shù)據(jù)自動記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；

⑨ 通訊協(xié)議完善，組態(tài)軟件支持，用戶免開發(fā)；

⑩ 板載GSM/GPRS傳輸模塊，方便用戶選擇GSM、GPRS組網(wǎng)方式；

⑪ 提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；

⑫ 工業(yè)級設計，穩(wěn)定可靠，堅固耐用；

（3） GPRS測控終端（RTU）

（4） GPRS測控終端（RTU）組網(wǎng)原理圖

RTU的通訊方式可以根據(jù)實際情況選擇SMS/GPRS/CDMA網(wǎng)絡，其他的工作參數(shù)如量程、開關量輸入模式、存儲周期、上報周期等可以通訊RTU初始化軟件予以設置。具體使用參照手冊進行即可。

2、GPRS網(wǎng)絡

（1）GPRS通信的特點

GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業(yè)務，它是以數(shù)據(jù)流量計費、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡相比，GPRS網(wǎng)絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。

GPRS通信方式更適合于無線監(jiān)測系統(tǒng)的通信業(yè)務。在供水管網(wǎng)過程中有大量的數(shù)據(jù)需要工作人員及時的采集、記錄，如果這些數(shù)據(jù)都要人工采集、記錄的話勢必給工作人員巨大的工作量，而且效率不高，于是我公司根據(jù)的實際工作情況設計了一套完整的遠程供水管網(wǎng)系統(tǒng)解決方案，可以實現(xiàn)各站點累計流量、瞬時流量、壓力、溫度、流體密度、儀表內(nèi)部時間的監(jiān)測，并且通過增加現(xiàn)場儀表可以采集更多的數(shù)據(jù)。采集的參數(shù)可以通過報表輸出或者以趨勢曲線的方式顯示、打印，以便管理部門及時發(fā)現(xiàn)管道的異常情況，管理和服務好用戶。

（2）GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢：

1、安裝簡單方便。GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)絡點，無須擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的營業(yè)點無需進行拉線，埋線等工作。

2、設備投資價格低。隨著通信技術的發(fā)展，接收傳送數(shù)據(jù)的GPRS模塊已經(jīng)比數(shù)傳電臺便宜的多。

3、通信資費便宜。目前各地移動公司對GPRS 資費包月比有線電話網(wǎng)絡資費還便宜。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業(yè)點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。

4、鏈路穩(wěn)定可靠，永不掉線。

5、GPRS網(wǎng)絡接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。

6、覆蓋較好，相比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（集群，雙向傳呼，），其網(wǎng)絡覆蓋是最好的。

7、接入時間短，分組交換接入時間縮短為少于1秒，能提供快速即時的連接。

8、支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議以及VPN組網(wǎng)

4、監(jiān)控管理中心（管理服務器+供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件）

調(diào)度控制中心部分：

在調(diào)度控制中心安裝遠程GPRS數(shù)據(jù)接入服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、WEB數(shù)據(jù)發(fā)布服務器各一臺。并利用現(xiàn)有的辦公局域網(wǎng)、INTERNET環(huán)境形成一套綜合數(shù)據(jù)業(yè)務平臺。

二、 系統(tǒng)功能

1、 硬件功能：

1、測控終端現(xiàn)場采集管網(wǎng)參數(shù)水位、壓力等數(shù)據(jù)。

2、測控終端主動定時上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)，隨時上報狀態(tài)變化信息和報警信息。

3、測控終端可顯示、存儲、查詢歷史數(shù)據(jù)；可修改工作參數(shù)。

4、測控終端支持遠程軟件升級和參數(shù)設置。

5、測控終端兼容任何廠家生產(chǎn)的脈沖水表或各種流量計。

6、測控終端兼容任何廠家生產(chǎn)的標準信號輸出的測量變送器。

7、使用GPRS-VPN專網(wǎng)，投資少、數(shù)據(jù)傳輸可靠、通信設備維護量小。

8、使用GPRS網(wǎng)絡通信時，支持GPRS和短消息兩個通信通道。

2、 軟件功能：

（1）、強大包大攬的數(shù)據(jù)庫支持和存儲能力

系統(tǒng)支持SQL Server和其他可以通過ODBC接口進行訪問的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中對于Sybase數(shù)據(jù)庫服務器，可以選用UNIX或Windows 2003操作系統(tǒng)?？蛻舳丝梢允褂肙pen Client和ODBC兩種接口。

數(shù)據(jù)庫服務器：存放系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)(包括：運行數(shù)據(jù)、配置信息、告警信息、安全及操作員權限信息、操作維護記錄等)，它只是被動地響應來自其他業(yè)務臺的請求，進行訪問。具有文件存檔功能，存檔的文件能在硬盤上保存一年，然后倒入其他存儲介質(zhì)保存。

（2）多種數(shù)據(jù)查詢和報表功能

提供了很多滿足用戶需要的報表，設備分類告警統(tǒng)計報表、告警分類統(tǒng)計報表、端局告警對比報表、運行狀態(tài)統(tǒng)計報表、某時刻設備運行狀態(tài)查詢報表、及監(jiān)控量歷史曲線報表等。

（3）數(shù)據(jù)采集和信息查詢功能：

該項功能是整個系統(tǒng)的核心功能之一，因為它直接決定著監(jiān)測中心是否能夠?qū)崟r準確地掌握用戶計量點的實時用量。實現(xiàn)該功能的基礎是高精度的計量表和基于GPRS網(wǎng)絡的實時在線傳輸。

（4）計量數(shù)據(jù)遙測功能：

數(shù)據(jù)上報體制采用自報和遙測相結(jié)合的體制。即以自動上報為主，用戶也可以在有權的情況下對任何一個或多個計量點主動遙測。

（5）查看在線監(jiān)測點:

在查看在線中可以看到所有在線的監(jiān)測點，用戶可對所有在線監(jiān)測點進行監(jiān)測。

（6）查看實時信息: 在實時信息查詢中，用戶可以查詢最新的數(shù)據(jù)。

（7）用戶查詢：在用戶查詢中可以查詢系統(tǒng)中所有的單位信息。

（8）操作人員查詢: 在操作人員查詢中，可以查詢系統(tǒng)中所有操作人員。

（9）歷史數(shù)據(jù)查詢: 在歷史數(shù)據(jù)查詢中，可以查詢系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)。

（10）用量查詢和報表生成: 可以查詢?nèi)铡⒃?、年的任何單位的用量信息?/DIV>

（11）單位用水分析: 在單位分析中可以查詢某一單位日、月、年的曲線。

（12）各監(jiān)測點分析: 在各監(jiān)測點分析中可以查詢某一監(jiān)測點日、月、年的曲線。

（13）大型SQL數(shù)據(jù)庫：支持多用戶和海量數(shù)據(jù)。

（14）信息發(fā)布與上報：采用網(wǎng)站發(fā)布的方式，其他分中心沒有費用，方便用戶使用和管理。

（15）系統(tǒng)的設定和安全保證功能

系統(tǒng)設定: 在系統(tǒng)設定中對系統(tǒng)的相關參數(shù)進行設置。

權限管理: 在權限管理中，可以對系統(tǒng)的操作用戶進行權限管理。具有防止非本系統(tǒng)人員入侵本系統(tǒng)，不同級別的用戶具有不同權限的操做權限。

（16）系統(tǒng)其他功能

在線幫助：提供在線幫助功能,方便用戶查找各項功能的操作使用方法.

操作日志功能：操作員對于系統(tǒng)的重要操作,要保留操作日志。

在線地圖：在線地圖顯示當?shù)氐牡乩硇畔ⅰ?/DIV>

遠程維護功能：遠端設備具備遠程維護功能，方便用戶安裝調(diào)試和后期系統(tǒng)維護。

（17）系統(tǒng)可以擴充的功能

可擴充管道壓力的監(jiān)測，可以在管線上增加壓力監(jiān)測點，現(xiàn)場無需220電源，電池供電，中心可以隨時了解管線運行狀態(tài)。

系統(tǒng)軟件界面

用戶登陸界面

監(jiān)測點查詢頁

實時數(shù)據(jù)查詢頁

數(shù)據(jù)遠程召測頁

遠程控制頁

三、 系統(tǒng)特點

根據(jù)項目的需求，我們充分考慮到應用的實際情況，注重設備的性價比，建設一個技術先進、成熟可靠、簡潔靈活、經(jīng)濟適用、可升級擴展的數(shù)據(jù)采集遠程控制的系統(tǒng)體系。考慮到企業(yè)的中長期發(fā)展規(guī)劃，在管理結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)應用、生產(chǎn)管理、系統(tǒng)性能以及遠程控制等各個方面能夠適應未來的發(fā)展，最大程度地保護企業(yè)的投資。借助輸水管線、站數(shù)據(jù)采集遠程控制系統(tǒng)的建設，可充分利用信息資源，真正把現(xiàn)代化管理、安全技術融入到日常辦公管理當中，實現(xiàn)更為先進的管理的體系。

1、準確性

計量數(shù)據(jù)報告的及時、準確；運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的無丟失；運行資料的可處理，可追蹤。

2、可靠性

全天候運行；傳輸系統(tǒng)獨立完整；維護操作方便；

3、經(jīng)濟性

用戶可以選擇兩種方案組成GPRS遠程監(jiān)控網(wǎng)絡平臺，

4、先進性

選用了全球最先進的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術和成熟穩(wěn)定的智能化終端加上獨特的數(shù)據(jù)處理控制技術。系統(tǒng)功能的擴展性強。

5、實用的低功耗電池供電技術

對于現(xiàn)場沒有電源的監(jiān)測點，可以采用電池供電的超聲流量計，壓力變送器由采集終端直接升壓驅(qū)動。選用了最先進的低功耗集成電路技術，使得GPRS數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)碾娫垂β史浅５?，休眠電?lt;50uA，這樣一來可以使用一次性鋰電池工作，現(xiàn)場不需要220電源。

6、互換性和拓展性

系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施，隨時可以擴充壓力、液位的信息監(jiān)測。

四、 現(xiàn)場所選設備

1、 GPRS傳輸采集終端：

（1）GPRS DTU：。

基本功能：

◎ 內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)完全透明傳輸；

◎ 具有自動登陸網(wǎng)絡、斷線自動重連的功能，用戶免于維護數(shù)據(jù)鏈路；

◎ 參數(shù)設置可以通過電腦或手機遠程設置、更改；

◎ 雙重看門狗設計，長期運行不會死機；

◎ 用戶數(shù)據(jù)接口為RS232或RS485，速率可調(diào)；

◎ 支持GSM撥號、短信數(shù)據(jù)傳輸方式，用戶數(shù)據(jù)可選短信、GPRS/CDMA網(wǎng)絡雙通道數(shù)據(jù)通信；

◎ 128K用戶數(shù)據(jù)緩沖；

◎ 具有信號強度顯示、網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)收發(fā)指標燈；

◎ 標準工業(yè)模塊和滑道安裝，標準工業(yè)接線端子；

◎ 工業(yè)級品質(zhì)保證、性能穩(wěn)定可靠；

◎ 提供用戶設置軟件、DLL或控件開放源代碼接口、方便與多種組太軟件及其它軟件連接；

◎ 組網(wǎng)容易，運行成本低廉。

組網(wǎng)方式：

采用GPRS/CDMA 數(shù)傳構(gòu)筑數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，系統(tǒng)可以分為中心服務器和終端設備。終端設備和GPRS/CDMA DTU模塊通過RS232或RS485相連。

中心服務器接入有四種方式：

1） 中心采用計算機加互連網(wǎng)固定IP地址（如寬帶接入）的方式。

中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

2） 中心采用計算機加互連網(wǎng)固定域名解析（如寬帶接入）的方式。

中心公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務：客戶先與DNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，監(jiān)控點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(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。

3） 中心采用計算機加移動APN專線，所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP。

此種方案客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配移動內(nèi)部固定IP。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。
　此種方案無論實實性，安全性和穩(wěn)定性較前三種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實實性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。

4） 中心采用計算機加GPRS MODEM的方式(APN專網(wǎng)固定IP)。

此種方案客戶先與移動申請APN專網(wǎng)業(yè)務。移動為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配移動內(nèi)部固定IP。

應用領域：

油井監(jiān)控、電力自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸；無人值守機房監(jiān)控和遠程維護；自來水管道、水源井、泵站與水廠監(jiān)控；煤氣管線與加壓站監(jiān)控；氣體計量遠程監(jiān)控系統(tǒng)；供熱系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護；氣象站數(shù)據(jù)采集與傳輸；水文監(jiān)測等需要數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膱龊稀?

（2）無線RTU

基本功能：

◎配備多種接口資源，包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出，脈沖信號輸入等；

◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口，可接入流量計等各種設備；

◎采集傳輸控制一體化，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了成本；

◎采用工業(yè)級超低功耗高性能的嵌入式處理器；

◎用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報警上下限設定；

◎內(nèi)設工業(yè)時鐘，精確計時；

◎自動定時上報和事件觸發(fā)上報功能；

◎內(nèi)置大容量FLASH存儲器，數(shù)據(jù)自動記錄，支持歷史數(shù)據(jù)檢索；

◎通訊協(xié)議完善，組態(tài)軟件支持，用戶免開發(fā)；

◎板載GSM/GPRS傳輸模塊，方便用戶選擇GSM、GPRS組網(wǎng)方式；

◎提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；

◎工業(yè)級設計，穩(wěn)定可靠，堅固耐用；

組網(wǎng)方式：組網(wǎng)方式和GPRS DTU 一樣。

應用領域：

流量計組網(wǎng)；氣體計量遠程監(jiān)控系統(tǒng)；4-20mA模擬流量計連網(wǎng)；路燈集中控制；水源井監(jiān)控；管網(wǎng)監(jiān)控； 4-20mA模擬信號無線遠傳和還原；油井監(jiān)控；變電站遠程監(jiān)控；氣象數(shù)據(jù)采集；糧情監(jiān)測；換熱站自動化控制；過程測量和無線遠程控制等諸多領域。

（3）電池供電GPRS DTU

主要技術參數(shù)及特性：