利用GPRS無線通迅實現(xiàn)供水管網(wǎng)監(jiān)測
隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)通迅越發(fā)成熟、完善。目前應用理想的通迅設(shè)備有兩種:(1)數(shù)傳電臺;(2)GPRS/CDMA數(shù)傳模塊。供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的主要目的是解決對供水管網(wǎng)各環(huán)節(jié)監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集和控制。系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個測壓監(jiān)測點組成,各個管網(wǎng)監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集終端RTU可監(jiān)視和采集壓力、流量等各種數(shù)據(jù),供控制中心及有關(guān)部門分析和決策取用,提高工作效率,保證供水質(zhì)量,滿足日益增產(chǎn)的用水量的需求。
目前,自來水供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信可簡單分為有線和無線兩大類,其中有線通信主要包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信電話線、X.25、DDN、ADSL等,而無線則包括超短波通信、擴頻通信、衛(wèi)星通信、GSM短信/GPRS通信等。
在供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中,由于各壓力監(jiān)測點分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠,個別點還地處偏僻,因此架設(shè)光纜、鋪設(shè)電纜難度大、不切合實際,向電信部門租用專用電話線又要申請很多電話線,而且有些監(jiān)控點線路難以到達,況且采用電話線路時需要等待漫長的電話撥號過程,速度慢,運營成本較高,總之監(jiān)控系統(tǒng)采用有線通信方式建設(shè)周期長、工作難度大、運行費用高,不便于大規(guī)模使用;與之相比,無線通信方式則顯得非常靈活,它具有投資較少、建設(shè)周期短、運行維護簡單、性價比高等優(yōu)點。在監(jiān)控系統(tǒng)中,無線通信方式主要包括:超短波(230MHz)無線數(shù)傳、擴頻、衛(wèi)星通信、GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)等,其中衛(wèi)星通信由于通信費用昂貴,只在一些特殊的領(lǐng)域下使用,未得以普及;而擴頻通信技術(shù)雖然速率高,但只能在視距范圍內(nèi)傳輸,應用也受到限制。采用超短波數(shù)傳電臺作為傳輸信道具有組網(wǎng)靈活、擴展容易、維修方便、運行費用低等優(yōu)點,但此種方法適合于開闊地段,它又受地理環(huán)境的限制,信號覆蓋范圍小等缺點。因此在地理環(huán)境復雜的地區(qū),選擇中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)無疑是比較理想的。
目前GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過電信部門的多年建設(shè),覆蓋范圍不斷擴大,已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò),特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點、加壓站、水源井的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò),縮短建設(shè)周期,降低建設(shè)成本的優(yōu)點,而且設(shè)備安裝方便、維護簡單。
目前GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過電信部門的多年建設(shè),覆蓋范圍不斷擴大,已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò),特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點、加壓站、水源井的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò),縮短建設(shè)周期,降低建設(shè)成本的優(yōu)點,而且設(shè)備安裝方便、維護簡單。
二、GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點:
1、良好的實時響應與處理能力。由于GPRS具有實時在線特性,系統(tǒng)能夠同時實時收取、處理多個所有監(jiān)測點的各種數(shù)據(jù),無需輪詢就可以使同步監(jiān)測點的時鐘可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。
2、遠程設(shè)備控制:由于采用GPRS雙向傳輸系統(tǒng),監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對加壓站水泵設(shè)備的開關(guān)控制以及其他水位監(jiān)測等功能;
3、建設(shè)成本低:可充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò),設(shè)備安裝即接通,而采用超短波通信時需要充分考慮現(xiàn)場環(huán)境,還需要配備天線鐵架中繼站等附屬設(shè)備。
4、安裝調(diào)試簡單,建設(shè)周期短:利用現(xiàn)有成熟GSM網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)投入運行時基本不需要調(diào)試,安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調(diào)試工作量大,要先進行現(xiàn)場信號測試,天線鐵架架設(shè),天線方向角度調(diào)試等工作。
5、覆蓋范圍廣。構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣,擴容無限制,接入地點無限制,能滿足山區(qū)、偏僻地區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
6、通信費用低。由于GPRS采用包月計費的方式,運營維護成本低,每個點月通信費用將在20元之內(nèi)。
三、通訊的特性
產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò),具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點,提供標準232數(shù)據(jù)口可直接與計算機、數(shù)據(jù)終端等連接,傳輸速率達171Kbps。
1、支持900/1800雙頻
2、接口:RS232、RS485、TTL。
3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps,實際傳輸速率40Kbps。
4、支持Windows98/2000/XP操作系統(tǒng)。
5、透明數(shù)據(jù)傳輸:為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道;
6、實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況,掉線自動重連功能;
7、提供主副IP及動態(tài)域名解析;
8、心跳報告時間間隔用戶可設(shè)定;
9、數(shù)據(jù)通信幀長度用戶可設(shè)定;
10、安裝靈活、使用方便、可靠。
系統(tǒng)框圖如下:
四、運行費用
采用GPRS構(gòu)建供水調(diào)度管網(wǎng)壓力流量監(jiān)測系統(tǒng),目前有包月制和按數(shù)據(jù)量兩種收費方式,按流量計算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/月可滿足本監(jiān)測系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)量,估計日后其費用會逐步降低。對于用戶來說,由于通信費用較低,享受到了實惠。另外,由于接入設(shè)備可以移動,當監(jiān)控點搬遷時設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用,可以保護用戶原有投資,適合于供水調(diào)度監(jiān)控工作的特點,能很好地滿足供水調(diào)度監(jiān)控的需求,而且,做為網(wǎng)絡(luò)運營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團用戶,隨著用戶數(shù)量的增加,移動通信公司的營收也隨之增加,調(diào)動了運營商的積極性,符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應用同步發(fā)展的要求。
各監(jiān)控點使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端,通過移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連;各數(shù)據(jù)采集點使用移動通信公司統(tǒng)一的SIM卡,同時監(jiān)控中心對各點進行登記,保存相關(guān)資料以便識別和維護處理。各信息采集點運行監(jiān)控系統(tǒng)軟件,支持24小時實時在線,實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的信息數(shù)據(jù)。
五、安全措施
由于供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的特殊性,本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán),網(wǎng)絡(luò)安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。即使出現(xiàn)硬件和軟件故障,系統(tǒng)也不能中斷運行。
1、對于特定用戶,可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼,其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄系統(tǒng),系統(tǒng)的安全性進一步增強。
2、數(shù)據(jù)加密:通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護。
3、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機制:采用防火墻軟件,設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能,保障系統(tǒng)安全。
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