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水利GPRS調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用方案

發(fā)布時(shí)間：2011-01-05 13:57:00

一、前言
      改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了高度的發(fā)展，城市化、工業(yè)進(jìn)程高速發(fā)展、環(huán)境污染也日益受到嚴(yán)峻考驗(yàn)的，給城市的自來(lái)水供應(yīng)提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。由于目前自來(lái)水供應(yīng)系統(tǒng)建設(shè)早，隨著社會(huì)的高速發(fā)展，該系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的用戶(hù)需求。自來(lái)水公司管網(wǎng)壓力的檢測(cè)是保證自來(lái)水正常供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，是自來(lái)水公司保證用戶(hù)正常用水的依據(jù)。自來(lái)水系統(tǒng)的信息化建設(shè)改造已經(jīng)是日益迫切。

      供水管網(wǎng)系統(tǒng)是整個(gè)自來(lái)水公司水源合理調(diào)度使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，過(guò)去采用人工數(shù)據(jù)的收集和分析已不能適應(yīng)各種突發(fā)情況，且采用人工調(diào)度系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，容易導(dǎo)致因缺水造成直接經(jīng)濟(jì)損失的現(xiàn)象。

       供水管網(wǎng)測(cè)點(diǎn)遍布在城市的各角落，地理位置分散，管網(wǎng)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集和控制非常不方便；另一方面對(duì)于數(shù)據(jù)的采集與控制功能要求穩(wěn)定，安全性要求較高。

二、項(xiàng)目分析
2．1 系統(tǒng)組成
水利調(diào)度系統(tǒng)主要由三部分組成：供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、通訊設(shè)備及通訊平臺(tái)、調(diào)度中心系統(tǒng)。
2．1．1 供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)
供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括各種傳感器、偵測(cè)儀，負(fù)責(zé)各項(xiàng)原始數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和執(zhí)行調(diào)度中心系統(tǒng)的各項(xiàng)調(diào)度指令
2．1．2 通訊設(shè)備及通訊平臺(tái)
鑒于各供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的工作環(huán)境、監(jiān)測(cè)點(diǎn)分析和傳感器、偵測(cè)儀等設(shè)備的通訊接口需求，我們選擇廈門(mén)四信通信有限公司的基于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的IP MODEM F2103，它具有體積小、功耗低、配置使用簡(jiǎn)單、即插即用。支持主備數(shù)據(jù)通道、并行多數(shù)據(jù)通道、實(shí)時(shí)在線(xiàn)和按需在線(xiàn)多種工作方式、并且支持APN網(wǎng)絡(luò)接入等功能不僅可以保障數(shù)據(jù)安全可靠，還能讓客戶(hù)根據(jù)需傳輸節(jié)省資費(fèi)。
2．1．3 調(diào)度中心系統(tǒng)
調(diào)度中心系統(tǒng)包括各種服務(wù)器及系統(tǒng)軟件，主要負(fù)責(zé)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析和管理，并對(duì)系統(tǒng)分析結(jié)果進(jìn)行判斷和對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)下發(fā)各控制指令。
2．2 系統(tǒng)架構(gòu)流程
采集終端通過(guò)RS232/485通訊接口與F2103 GPRS DTU串口連接，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器可以使用APN專(zhuān)線(xiàn)或普通ADSL等作為網(wǎng)絡(luò)接入。
F2103通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)，建立透明數(shù)據(jù)通道。這樣采集終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只要送到串口，F(xiàn)2103就會(huì)把收到的數(shù)據(jù)原封不動(dòng) 地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機(jī)。而服務(wù)器主機(jī)下發(fā)的命令通過(guò)通道傳輸?shù)?br /> F2103后，F(xiàn)2103通過(guò)串口送到采集終端，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

2．3 系統(tǒng)功能
數(shù)據(jù)控制中心GPRS調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用軟件功能必須具備以下功能：
1、遙測(cè)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)控制中心GPRS調(diào)度系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙信管理，報(bào)警，參數(shù)設(shè)置，運(yùn)算方式設(shè)置，校時(shí)，復(fù)位，選呼。能夠自動(dòng)巡檢，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng) 所有測(cè)點(diǎn)遙測(cè)或遙信一遍，數(shù)據(jù)能顯示和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)；能夠選點(diǎn)自動(dòng)巡檢，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng)部分測(cè)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)巡檢。
2、數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)控制中心GPRS調(diào)度系統(tǒng)軟件，發(fā)出各種命令，能夠?qū)⒏鱅P MODEM終端檢測(cè)到的有效數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，采集后數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種計(jì)算，處理，統(tǒng)計(jì)，分析。
3、系統(tǒng)維護(hù)：快速維護(hù)、遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)、用戶(hù)設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)
4、報(bào)表管理：具有日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)等報(bào)表功能。現(xiàn)場(chǎng)智能水表的壓力、流量、溫度、泵機(jī)的開(kāi)停狀態(tài)和轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度數(shù)據(jù)。
5、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)：最大值、最小值、平均值、條件過(guò)濾、累計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相關(guān)性分析補(bǔ)水累計(jì)等。

三、項(xiàng)目架構(gòu)實(shí)施方案
3．1 無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備F2103與監(jiān)測(cè)終端連接F2103支持RS232/485通訊接口，可通過(guò)RS232/485與供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各監(jiān)測(cè)終端設(shè)備進(jìn)行連接。

3．2數(shù)據(jù)控制中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)接入方式
3．2．1專(zhuān)線(xiàn)接入
中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)，所有點(diǎn)都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP 客戶(hù)中心通過(guò)一條2M APN專(zhuān)線(xiàn)接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶(hù)分配專(zhuān)用的APN，普通用戶(hù)不得申請(qǐng)?jiān)揂PN。用于GPRS專(zhuān)網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專(zhuān)網(wǎng)APN，防止其他非法用戶(hù)的進(jìn)入。
用戶(hù)在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶(hù)接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過(guò)認(rèn)證的用戶(hù)才允許接入，用以保證用戶(hù)內(nèi)部安全。
用戶(hù)在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過(guò)認(rèn)證的用戶(hù)分配用戶(hù)內(nèi)部地址。
移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過(guò)濾。此種方案適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下的最佳組網(wǎng)方式。

3．2．2 ADSL撥號(hào)連接（動(dòng)態(tài)公網(wǎng)IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。客戶(hù)先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由 DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)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(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù) 商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。
3．2．3 通過(guò)固定公網(wǎng)IP連接

中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INT ERNET運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

3．2．4 數(shù)據(jù)中心軟件平臺(tái)構(gòu)建
中心端軟件的構(gòu)建有多種方式，對(duì)于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶(hù)快速地實(shí)現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理。目前四信提供三種方式的中心接口：

首先是對(duì)于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠(chǎng)家已經(jīng)集成了我們的驅(qū)動(dòng)了，可以直接配置使用；其次對(duì)于原本是讀串口的程序，提供一個(gè)虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對(duì)于想開(kāi)發(fā)自己獨(dú)有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶(hù)，會(huì)提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)及四信公司的數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開(kāi)放源碼還全程協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開(kāi)發(fā)?？蛻?hù)可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)快速開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件

四、方案特點(diǎn)
1、傳輸設(shè)備采用無(wú)線(xiàn)接入ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)，目前，GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋到全國(guó)各地，甚至連偏遠(yuǎn)的山區(qū)也有覆蓋。因此，供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)將不會(huì)因?yàn)榉稚⒚媾R組網(wǎng)困難的問(wèn)題。
2、傳輸模塊支持多種喚醒功能，如電話(huà)激活、短信激活、數(shù)據(jù)激活等，客戶(hù)可根據(jù)自己的需求來(lái)控制設(shè)備的上下線(xiàn)，并且當(dāng)設(shè)備終端出現(xiàn)故障或異常時(shí)，將自動(dòng)發(fā)送短信報(bào)警信息給維護(hù)人員。可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，智能防掉線(xiàn)，支持在線(xiàn)檢測(cè)，在線(xiàn)維護(hù)，掉線(xiàn)自動(dòng)重拔，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線(xiàn)。
3、設(shè)備支持定時(shí)上下線(xiàn)，終端設(shè)備可根據(jù)實(shí)際情況分段向數(shù)據(jù)中心發(fā)送數(shù)據(jù)，所以終端傳輸設(shè)備可采用定時(shí)上下線(xiàn)，當(dāng)設(shè)備處于非常工作狀態(tài)時(shí)下線(xiàn)，這樣能更進(jìn)一步保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，不會(huì)占用過(guò)多的GPRS網(wǎng)絡(luò)資源。
4、設(shè)備采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA；通信電流：<250mA (12V);工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC;儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC;相對(duì)濕度 95%(無(wú)凝結(jié));多重軟硬件看門(mén)狗。
5、傳輸模塊采用主備份中心和自動(dòng)回復(fù)主中心功能,并同時(shí)支持多中心并發(fā)功能(最多5個(gè))。
6、維護(hù)和管理人員可以任意可以上網(wǎng)的地點(diǎn),經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證和身份認(rèn)證后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)和數(shù)據(jù)監(jiān)控。支持多種數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入方式,如APN、固定IP、動(dòng)態(tài)IP、動(dòng)態(tài)域名等；支持圖形配置界面、指令配置、腳本批量配置，設(shè)備經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單配置即可使用；體積小方便安裝。
四信可為客戶(hù)提供二次開(kāi)發(fā)包和多語(yǔ)言版本數(shù)據(jù)中心服務(wù)器軟件以便客戶(hù)的需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)；同時(shí)針對(duì)客戶(hù)的需求，提供多種技術(shù)支持，包括產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)、技術(shù)人員技術(shù)培訓(xùn)、軟件開(kāi)發(fā)全程技術(shù)配合、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試技術(shù)支持等服務(wù)。

五、方案總結(jié)
水利工程在高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)當(dāng)中越來(lái)越受到重視，將直接影響到經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。采用GPRS調(diào)度系統(tǒng)不僅能更科學(xué)、高效地分配水資源，同時(shí)也能更方便、直觀(guān)地監(jiān)管水資源的利用。
無(wú)線(xiàn)GPRS傳輸相對(duì)于傳統(tǒng)的有線(xiàn)傳輸方式，將節(jié)省大量的工程建設(shè)費(fèi)用，同時(shí)縮短工程建設(shè)時(shí)間。

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