利用GPRS無線通迅實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)
隨著科學(xué)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(yīng)用理想的通迅設(shè)備有兩種：（1）數(shù)傳電臺(tái)；（2）GPRS/CDMA數(shù)傳模塊。供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要目的是解決對(duì)供水管網(wǎng)各環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和控制。系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個(gè)測(cè)壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，各個(gè)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(jiǎn)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(kuò)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(cè)點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn)，個(gè)別點(diǎn)還地處偏僻，因此架設(shè)光纜、鋪設(shè)電纜難度大、不切合實(shí)際，向電信部門租用專用電話線又要申請(qǐng)很多電話線，而且有些監(jiān)控點(diǎn)線路難以到達(dá)，況且采用電話線路時(shí)需要等待漫長(zhǎng)的電話撥號(hào)過程，速度慢，運(yùn)營(yíng)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(zhǎng)、工作難度大、運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。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(kuò)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(fèi)用昂貴，只在一些特殊的領(lǐng)域下使用，未得以普及；而擴(kuò)頻通信技術(shù)雖然速率高，但只能在視距范圍內(nèi)傳輸，應(yīng)用也受到限制。采用超短波數(shù)傳電臺(tái)作為傳輸信道具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、維修方便、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，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(hào)覆蓋范圍小等缺點(diǎn)。因此在地理環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，選擇中國(guó)移動(dòng)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(kuò)大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是中國(guó)移動(dòng)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(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)、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(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)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(kuò)大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是中國(guó)移動(dòng)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(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)、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(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。
二、GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取、處理多個(gè)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無需輪詢就可以使同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)鐘可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
2、遠(yuǎn)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(duì)加壓站水泵設(shè)備的開關(guān)控制以及其他水位監(jiān)測(cè)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(shí)需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)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(yùn)行時(shí)基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)捷。采用超短波通信時(shí)安裝調(diào)試工作量大，要先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)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(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)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(fèi)用低。由于GPRS采用包月計(jì)費(fèi)的方式，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低，每個(gè)點(diǎn)月通信費(fèi)用將在20元之內(nèi)。
三、通訊的特性
產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)232數(shù)據(jù)口可直接與計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)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(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動(dòng)重連功能；
7、提供主副IP及動(dòng)態(tài)域名解析；
8、心跳報(bào)告時(shí)間間隔用戶可設(shè)定；
9、數(shù)據(jù)通信幀長(zhǎng)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(yùn)行費(fèi)用
采用GPRS構(gòu)建供水調(diào)度管網(wǎng)壓力流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前有包月制和按數(shù)據(jù)量?jī)煞N收費(fèi)方式，按流量計(jì)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(cè)系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)量，估計(jì)日后其費(fèi)用會(huì)逐步降低。對(duì)于用戶來說，由于通信費(fèi)用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設(shè)備可以移動(dòng)，當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)搬遷時(shí)設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶原有投資，適合于供水調(diào)度監(jiān)控工作的特點(diǎn)，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(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動(dòng)通信公司的營(yíng)收也隨之增加，調(diào)動(dòng)了運(yùn)營(yíng)商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)展的要求。
各監(jiān)控點(diǎn)使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連；各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的SIM卡，同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24小時(shí)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(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪問防護(hù)、接入防護(hù)、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(yùn)行。
1、對(duì)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(jìn)一步增強(qiáng)。
2、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。
3、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)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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