GPRS在自來水行業供水管網調度監控系統的應用

GPRS在自來水行業供水管網調度監控系統的應用

一、項目背景
　 　城市供水管網調度監控系統的主要目的是解決自來水公司對供水各環節監測點的資料擷取和監控問題。該系統由監控中心和各個監測點組成。各個監測點的資料擷取終端（RTU或PLC）可監視和採集水位、壓力、流量、濁度、餘氯、泵頻等各種資料，供控制中心及有關部門分析和決策取用，提高經濟效率，保證供水品質，滿足日益增長的管理需求。

城市供水調度需要對各個自來水廠進行管理，包括自來水公司控制中心、水廠分控中心、管網加壓站和管網監控點等。城市供水調度系統一般包括：水司控制中心、多個水廠分控中心、多個水廠監控分站、多個水源井監控站、多個管網加壓站和多個管網測壓站。

城市供水調度監控系統可以對遠程現場的運行裝置進行監視和控制，以實現管網壓力、水流量等的資料傳送及閥門開關的自動控制，便於及時瞭解及控制遠端生產運行情況，降低故障率，縮短檢修時間，減少停水次數。各管網監測點的資料擷取終端可自動採集管道壓力、水流量等的即時資料，資訊傳輸到自來水公司的監控中心，監控中心通過對傳輸回來的資料進行分析，可找到出故障的地點，從而當一個遠端出現故障時，能在最短的時間內解決問題。

目前，自來水供水調度監控系統中採用的資料通訊可簡單分為有線和無線兩大類，其中有線通訊主要包括架設光纜、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訊、擴頻通訊、衛星通訊、GSM 簡訊/GPRS通訊等。

在城市供水調度監控系統中，由於各管網監控點分布範圍廣、數量多、距離遠，個別網站還地處偏僻，因此架設光纜（電纜）難度大、費用高，向電信部門租用專用電話線又要申請很多電話線，而且有些監控點線路難以到達，況且採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，不切合實際。總之監控系統採用有線通訊方式建設周期長、工作難度大、運行費用高，不便於大規模使用；與之相比，無線通訊方式則顯得非常靈活，它具有投資較少、建設周期短、運行維護簡單、性價比高等優點。

在監控系統中，無線通訊方式主要包括：超短波（230MHz）無線數傳、擴頻、衛星通訊、GSM數字蜂窩通訊系統等，其中衛星通訊由於通訊費用昂貴，只在一些特殊的領域下使用，未得以普及；而擴頻通訊技術雖然速率高，但只能在視距範圍內傳輸，應用也受到限制。採用超短波數傳電台作為傳輸通道具有組網靈活、擴充容易、維修方便、運行費用低等優點，但由於系統工作於230MHz且多採用普通間接調製的數傳電台，這就造成系統易受外界幹擾、 通訊速率低、誤碼率高、資料傳送量不大、訊號覆蓋範圍小等缺點。

二、方案選擇

經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統作為供水調度監控系統的資料通訊平台。目前GSM網路經過電信部門的多年建設，覆蓋範圍不斷擴大，已成為成熟、穩定、可靠的通訊網路，特別是中國移動新推出的GPRS資料業務。GSM/GPRS系統可提供廣域的無線IP串連。在移動通訊公司的GPRS業務平台上構建自來水供水調度監控系統，實現管網監控點的無線資料轉送具有可充分利用現有網路，縮短建設周期，降低建設成本的優點，而且裝置安裝方便、維護簡單。

GPRS無線監控系統具備如下特點：

1、良好的即時響應與處理能力。與短Message Service比較，由於GPRS具有即時線上特性，系統無時延，系統能夠同時即時收取、處理多個所有監測點的各種資料，可很好的滿足系統對資料擷取和傳輸即時性的要求。

2、遠程儀器裝置控制：由於採用GPRS雙向傳輸系統，監控中心與遠程裝置之間可以雙向通訊；

3、建設成本低：可充分利用現有GSM網路，裝置安裝即接通，而採用超短波通訊時需要充分考慮現場環境，還需要配備天線鐵架等附屬裝置。

4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟GSM網路，系統投入運行時基本不需要調試，安裝簡捷。採用超短波通訊時安裝調試工作量大，要先進行現場訊號測試，天線鐵架架設，天線方向角度調試等工作。

5、覆蓋範圍廣。構建供水調度監控系統要求資料通訊覆蓋範圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。

由於管網監控點數量眾多，分布在全市範圍內，部分管網監控點位於偏僻地區，而且地理位置分散。採用超短波通訊方式，覆蓋範圍只有30多公裡；而採用GPRS方式，理論上在無線GSM/GPRS網路的覆蓋範圍之內，都可以實現監控。

6、資料轉送速率高。GPRS網路傳送速率理論上可達171.2kbit/s，實際應用時資料轉送速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波數傳電台傳送速率多為2.4kbit/s或更低。

7、系統的傳輸容量大。監控中心站要和每一個管網監控點實現即時串連。由於管網監控點數量眾多，系統要求能滿足突發性資料轉送的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性資料的需要。

8、通訊費用低。由於GPRS採用包月計費的方式，運營維護成本低，月通訊費用將在幾十元之內。

三、解決方案介紹

由於GPRS通訊是基於IP地址的資料分組通訊網路，監控中心電腦主機配置固定的IP地址，各個端站的GPRS模組和該主機進行通訊。

（一）系統組成

1、管網監控點：

管網監控點：各監控點通過資料擷取模組採集如壓力、流量等資料，通過RS232（RS485）介面與GPRS透明資料轉送終端相連，無標準通訊介面的裝置，也可以採用我公司帶有類比量、開關量採集功能的GPRS RTU。通過GPRS透明資料轉送終端內建嵌入式處理器對資料進行處理、協議封裝後發送到GSM網路。

2、監控中心：

伺服器申請配置固定IP地址，採用移動通訊公司提供的專線，與GPRS網路相連。由於專線可提供較高的頻寬，當管網監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求。

監控中心伺服器接收到GPRS網路終端傳來的串連申請先進行認證，認證通過後接受傳來的資料並進行處理。

3、GPRS/GSM移動資料轉送網路：

現場監控點採集的資料經GSM網路空中介面功能模組同時對資料進行解碼處理，轉換成在公網資料傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線資料網路進行傳輸，最終傳送到監控中心IP地址。

（二）系統方案

各監控點使用GPRS透明資料轉送終端，通過移動的GPRS網路與監控中心相連。

各資料擷取點使用移動通訊公司統一的STK卡，同時監控中心對各點進行登記，儲存相關資料以便識別和維護處理。各資訊採集點運行監控系統軟體，支援24小時即時線上，實現資訊採集點24小時傳送採集的資訊資料。

凡自來水公司授權的資訊採集點均可以使用本系統：

1、管網監控點必須使用移動統一的STK卡，使用者使用本卡只能用於與監控中心資料通訊功能。

2、使用者登記：符合自來水公司的規定。

（三）產品特性

系統採用GPRS無線透明資料轉送終端。產品基於中國移動的GPRS網路，具有高效能、高可靠及抗幹擾能力強等特點，提供標準RS232（RS485）資料口可直接與電腦、 RTU、PLC、GPS接收機、數位相機以及各種具有標準通訊介面的儀器儀錶裝置等串連，無標準通訊介面的裝置，也可以採用我公司帶有類比量、開關量採集功能的GPRS RTU。傳輸速率達171Kbps，具有遠端診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控制中心與眾多遠程裝置之間的資料擷取和控制需要。

四、結論

採用GPRS構建供水調度監控系統系統，目前有包月制和資料流量兩種收費方式，按流量計算0.03元/KB，而包月制20元/月有 1024 Kbyte流量，可滿足目前監控系統的實際資料量，估計日後其費用會逐步降低。對於使用者來說，由於通訊費用較低，享受到了實惠。另外，由於接入裝置可以移動，當管網監控點搬遷時裝置可隨之遷移並可繼續使用，可以保護使用者原有投資，適合於供水調度監控工作的特點，能很好地滿足供水調監控的需求。

我們公司在管網上安裝了一百多台流量計，有效地降低了產銷差率。最近又開始對大使用者安裝流量計實現即時監測，有效杜絕使用者偷水情況的發生。 如你對此有興趣可以與我們聯絡。

宜興水務集團和訊科技有限公司 連絡人：陳先生 13961501079