水利GPRS调度系统应用方案

: xm_yexi

2012-09-26

一、前言
改革开放以来，中国的经济得到了高度的发展，城市化、工业进程高速发展、环境污染也日益受到严峻考验的，给城市的自来水供应提出了严重的挑战。由于目前自来水供应系统建设早，随着社会的高速发展，该系统已经不能满足日益增长的用户需求。自来水公司管网压力的检测是保证自来水正常供应的重要环节，是自来水公司保证用户正常用水的依据。自来水系统的信息化建设改造已经是日益迫切。
供水管网系统是整个自来水公司水源合理调度使用的关键环节，过去采用人工数据的收集和分析已不能适应各种突发情况，且采用人工调度系统反应迟钝，容易导致因缺水造成直接经济损失的现象。
供水管网测点遍布在城市的各角落，地理位置分散，管网测点数据的采集和控制非常不方便；另一方面对于数据的采集与控制功能要求稳定，安全性要求较高。
二、项目分析
2．1 系统组成
水利调度系统主要由三部分组成：供水管网监测点、通讯设备及通讯平台、调度中心系统。
2．1．1 供水管网监测点
供水管网监测点包括各种传感器、侦测仪，负责各项原始数据的监测和执行调度中心系统的各项调度指令
2．1．2 通讯设备及通讯平台
鉴于各供水管网监测点的工作环境、监测点分析和传感器、侦测仪等设备的通讯接口需求，我们选择厦门四信通信有限公司的基于GPRS无线网络的IP MODEM F2103，它具有体积小、功耗低、配置使用简单、即插即用。支持主备数据通道、并行多数据通道、实时在线和按需在线多种工作方式、并且支持APN网络接入等功能不仅可以保障数据安全可靠，还能让客户根据需传输节省资费。
2．1．3 调度中心系统
调度中心系统包括各种服务器及系统软件，主要负责对原始数据的分析和管理，并对系统分析结果进行判断和对监测点下发各控制指令。
2．2 系统架构流程
采集终端通过RS232/485通讯接口与F2103串口连接，远程数据中心服务器可以使用APN专线或普通ADSL等作为网络接入。
F2103通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，建立透明数据通道。这样采集终端产生的数据只要送到串口，F2103就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机。而服务器主机下发的命令通过通道传输到F2103后，F2103通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。

2．3 系统功能
数据控制中心GPRS调度系统应用软件功能必须具备以下功能：
1、遥测数据：数据控制中心GPRS调度系统软件可实现遥测遥信管理，报警，参数设置，运算方式设置，校时，复位，选呼。能够自动巡检，在规定的时间内对系统所有测点遥测或遥信一遍，数据能显示和存储在数据库；能够选点自动巡检，在规定时间内对系统部分测点进行动态巡检。
2、数据管理：数据控制中心GPRS调度系统软件，发出各种命令，能够将各IP MODEM终端检测到的有效数据实时采集，采集后数据存入数据库，对数据库进行各种计算，处理，统计，分析。
3、系统维护：快速维护、远程故障诊断、远程维护、用户设置、权限设置、数据库维护
4、报表管理：具有日报、月报、年报等报表功能。现场智能水表的压力、流量、温度、泵机的开停状态和转速、调节阀开度数据。
5、统计分析数据：最大值、最小值、平均值、条件过滤、累计、标准偏差、相关性分析补水累计等。
三、项目架构实施方案
3．1 无线通讯设备F2103与监测终端连接
F2103支持RS232/485通讯接口，可通过RS232/485与供水管网监测点的各监测终端设备进行连接。

3．2数据控制中心服务器网络接入方式
3．2．1专线接入
中心采用APN专线，所有点都采用内网固定IP 客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。
为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。
用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。
用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。
移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。
双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。
此种方案适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下的最佳组网方式。

3．2．2 ADSL拨号连接（动态公网IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由 DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。
3．2．3 通过固定公网IP连接
中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INT ERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。

3．2．4 数据中心软件平台构建
中心端软件的构建有多种方式，对于传入数据的方式的不同，我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。目前四信提供三种方式的中心接口：

首先是对于组态软件，目前很多组态软件厂家已经集成了我们的驱动了，可以直接配置使用；其次对于原本是读串口的程序，提供一个虚拟串口软（TCP2COM）；最后是对于想开发自己独有的数据中心软件的客户，会提供一个动态链接库及四信公司的数据中心软件，不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的，稳定的，功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件
四、方案特点
1、传输设备采用无线接入ＧＰＲＳ网络，目前，GPRS网络技术已经非常成熟，国内运营商经过十多年的建设发展，网络已经覆盖到全国各地，甚至连偏远的山区也有覆盖。因此，供水管网监测点将不会因为分散面临组网困难的问题。
2、传输模块支持多种唤醒功能，如电话激活、短信激活、数据激活等，客户可根据自己的需求来控制设备的上下线，并且当设备终端出现故障或异常时，将自动发送短信报警信息给维护人员。可靠的网络连接，智能防掉线，支持在线检测，在线维护，掉线自动重拔，确保设备永远在线。
3、设备支持定时上下线，终端设备可根据实际情况分段向数据中心发送数据，所以终端传输设备可采用定时上下线，当设备处于非常工作状态时下线，这样能更进一步保证网络的稳定性，不会占用过多的GPRS网络资源。
4、设备采用工业级设计，金属外壳，外接电源DC 12V/500mA；通信电流：<250mA (12V);工作环境温度 -25~+65oC;储存温度 -40~+85oC;相对湿度 95%(无凝结);多重软硬件看门狗。
5、传输模块采用主备份中心和自动回复主中心功能,并同时支持多中心并发功能(最多5个)。
6、维护和管理人员可以任意可以上网的地点,经过网络认证和身份认证后,对系统进行日常维护和数据监控。支持多种数据中心网络接入方式,如APN、固定IP、动态IP、动态域名等；支持图形配置界面、指令配置、脚本批量配置，设备经过简单配置即可使用；体积小方便安装。
四信可为客户提供二次开发包和多语言版本数据中心服务器软件以便客户的需要进行二次开发；同时针对客户的需求，提供多种技术支持，包括产品网络组网方案设计、技术人员技术培训、软件开发全程技术配合、设备现场调试技术支持等服务。
五、方案总结
水利工程在高速发展的经济社会当中越来越受到重视，将直接影响到经济的发展。采用GPRS调度系统不仅能更科学、高效地分配水资源，同时也能更方便、直观地监管水资源的利用。
无线GPRS传输相对于传统的有线传输方式，将节省大量的工程建设费用，同时缩短工程建设时间。

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