1、北京经纬星航科技发展有限公司 GPRS产品城市供水调度监控系统应用方案 关键字： gprs 产品， 水力 调度 ,GSM,GPRS， CDMA,水利调度，数据采集，远程控制，无线数传， GPRS 无线 MODEM,水利监控，水力监控，水力控制，水力，水利，数据采集 一、项目背景 城市供水调 度监控系统 的主要目的 是解决自来 水公司对供 水各环节监 测点的数据 采 集和监控。 该系统由监控中心和各个水源监测点组成， 各个水源监测点的数据采集终端 （ RTU或 PLC） 可 监 视 和 采 集 水 位 、 压 力 、 流 量 、 浊 度 、 余 氯 、 泵 频 等 各 种 数 据 ， 供 控制
2、中心及有关部门分析和决策取用， 提高工作效率， 保证供水质量， 满足日益增产的用水量的需求。城市供水调 度需要对各 个自来水厂 进行管理， 包括自来水 公司控制中 心、水厂分 控 中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制， 以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动
3、采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 北京经纬星航科技发展有限公司 体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。 目前，自来 水供水调度 监控系统中 采用的数据 通信可简单 分为有线和 无线两大类 ，
4、其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、 X.25、 DDN、 ADSL 等， 而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、 GSM 短信 /GPRS 通信等。 在城市供水 调度监控系 统中，由于 各管网监控 点分布范围 广、数量多 、距离远， 个 别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程， 速度慢， 运营成本较高， 总之监控系统采用有线通信方式建设周期长 、工作难度大、 运行费用高， 不便于大规模使用； 与之相比， 无线通信方式则显得非常灵活 ，它
5、具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中，无线通信方式主要 包括：超短 波（ 230MHz）无线数传 、扩频、卫星通信、 GSM 数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于 230MHz 且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。 二、方案选择 经过比较分析，我们选择中国移动的 GPR
6、S 系 统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前， GSM 网 络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的 GPRS 数据业务。 GSM/GPRS 系统可提供北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 北京经纬星航科技发展有限公司 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282
7、62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 广域的无线 IP 连接。在移动通信公司的 GPRS 业务平台上构建自来水供水调度监控系统，实现管网监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。 GPRS 无线监控系统具备如下特点： 1、良好的实 时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于 GPRS 具有实时在线特性，系统无时延 ，系统能够 同时实时收 取、处理多 个 /所 有监测 点的各种数 据，无需轮 巡就可 以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。 2、 远程
8、仪器 设备控制： 由于采用 GPRS 双向传输系统， 监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能； 3、 建设成本低： 可充分利用现有 GSM 网络， 设备安装即接通， 而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。 4、 安装调试简单， 建设周期短： 利用现有成熟 GSM 网络， 系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。 1、 覆盖范围 广。 构建供水调度监控系统要求数据通信覆盖范围广， 扩容无限制， 接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨
9、地区的接入需求。 由于管网监 控点数量众 多，分布在 全市范围内 ，部分管网 监控点位于 偏僻地区， 而 且地理位置分散。 采用超短波通讯方式， 覆盖范围只有 30 多 公里； 而采用 GPRS 方式， 理 论北京经纬星航科技发展有限公司 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 上在无线 GSM/GPRS 网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。 2、数据传输 速率高。 GPRS 网络传送速率理论上可达 171.2k
10、bit/s，实际应 用时数据传输速率在 40Kbps 左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为 2.4kbit/s 或更低。 3、 系统的传 输容量大。 监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。 由于管网监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而 GPRS 技 术能很好地满足传输突发性数据的需要。 4、 通信费用 低。 由于 GPRS 采用包月计费的方式， 运营维护成本低， 月通信费用将在200 元之内。 三、解决方案介绍 由于 GPRS 通信是基于 IP 地址的数据分组通信网络， 监控中心计算机主机配置固定的IP 地址，各个端站的 GPRS 模块和该主机进行通信。 （一）
11、系统组成 1、管网监控点： 管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据， ，通 过 RS232 接口与 GPRS 透明数据传输终端相连，通过 GPRS 透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到 GSM 网络。 2、监控中心： 北京经纬星航科技发展有限公司 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 服务器申请配置固定 IP 地址，采用省移动通信公司提供的 DDN 专线， 与 G
12、PRS 网络相连。 由于 DDN 专线可 提供较高的带宽， 当管网监控点数量增加， 中心不用扩容即可满足需求。 监控中心服务器接受到 GPRS 网络 传来的数据后先进行 AAA 认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。 3、 GPRS/GSM 移动数据传输网络： 现场监控点采集的数据经 GSM 网 络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的 GPRS 无线 数据网络进行传输，最终传送到监控中心 IP 地址。 （二）系统方案 北京经纬星航科技发展有限公司 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地
13、佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 各监控点使用 GPRS 透明数据传输终端，通过移动的 GPRS 网络与监控中心相连。 各污染源数据采集点使用移动通信公司统一的 STK卡， 同时监控中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。 各信息采集点运行监控系统软件， 支持 24 小 时实时在线，实现信息采集点 24 小时传送采集的信息数据。 凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统： 1、管网监控 点必须使用移动统一的 STK 卡，用户使用本卡只能用于与监控中
14、心数据通信功能。 2、终端设备使用经纬星航提供的 GPRS 移动数据通信终端。 3、用户登记：符合自来水公司的规定。 （三）产品特性 系统采用 JWOD2 系列 GPRS 无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的 GPRS 网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准 232 数据 口可直接与计算机、RTU、 PLC、 GPS 接收机 、 数码相机、 数据终端等连接， 传输速率达 171Kbps， 具 有 远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。1、支持 900 1800 1900MHz 三频 GSM/GPRS。 2、接口： RS232、
15、RS485、 PCI。 北京经纬星航科技发展有限公司 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 3、系统理论传输速率 171Kbps，实际传输速率 40Kbps。 4、支持 Windows95/98/200/XP、 LINUX 操作系统。 5、支持透明数据传输与协议转换 。 6、支持 VPN 安全功能。 7、安装灵活、使用方便、可靠。 （四）安全措施 由于供水调 度监控系统 的特殊性， 本系统需要 极高的系统 安全
16、保障和 稳定性。安 全 保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、 登录防护、 访问防护、 接入防护、 防火墙等。 稳定是指系统能够 724 小时 不间断 运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 数据中心可通过公网使用 VPN 接入 到移动 GPRS 网，采用 VPN 方式成本 比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的 VPN 设备，移动终端需要安装具有 VPN 二次虚拟拨号的功能的软件。 通过 VPN 方 式 ， 客户端在连接应用服务器前， 要经过服务器的认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质
17、量。 另外，数据中心也可以采用 APN 接入方式，租用专线接入到移动公司的 GGSN 设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。 北京经纬星航科技发展有限公司 对于安全性要求非常高的系统，可考虑在专用 APN 接入的 基础上再加上 VPN 接入 方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。 1、 VPN 虚 拟专网模式：企业内部网络中配置 VPN 服务器 ，移动终端加载具有 VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。 采用 VPN 安全技术， 用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与 Internet 进行隔离，可对 整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。2、利 用 SIM 卡的唯一性， 对
18、用户 SIM 卡手机号 码进行鉴别授权， 在网络侧对 SIM 卡号和 APN 进行绑定，划定用户可接入某系统的范围 ,只有属于指定行业的 SIM 卡手 机号才能访问专用 APN， 移动终 端与数据中心采用中国移动分配的专门的 APN进行无线网络接入，普通手机的 SIM 卡号无法呼叫专门的 APN。 3、 对于特定 用户， 可通 过数据中心分配特定的用户 ID 和密码， 其他没 有数据中心分配的用户 ID 和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。 4、数据加密：通过 VPN 对整个数据传送过程进行加密保护。 5、 网络接入 安全鉴定机制： 采用防火墙软件， 设置网络鉴权和安全防范
19、功能， 保障系统安全。 四、结论 采用 GPRS 构建供水调度监控系统系统，目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算 0.03 元 /kbyte， 而包月制 20 元 /月有 1024 k 流量， 可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 北京经纬星航科技发展有限公司 外，由于接入设备可以移动，当管网监控
20、点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于供水调度监控工作的特点，能很好地满足供水调监控的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。 其它应用领域： GPRS 无线数据应用典型领域包括： 1、 银行、彩票、证券、保险行业： * GPRS 移动 POS 机、无线自助终端、无线自动柜员机（ ATM） 、税控 POS机 * 福利彩票、体育彩票、足球彩票 GPRS 无线投注系统 * 社保、医保卡 GPRS 实时在线交易系统 2、 税务、公安、
21、交警、交通稽查行业： * 税务 GPRS 联网稽查系统 * 公安身份证移动数据查询 * 交警罚款缴费 GPRS 移动 POS 系统 * 交通稽查缴费 GPRS 移动 POS 系统 3、交通监控： * 智能交通系统 * 车辆 GPS/GPRS 无线调度监控系统 * 公安、 110、消防车辆 GPRS 指挥、调度系统 *银行运钞车 GPRS 调度监控 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 北京经纬星航科技发展有限公司
22、 *GPS 出租车调度监控 *车辆调度监控 * 公交车站牌 GPRS 信息发布系统 4、工业控制、遥感、遥测： * GPRS 气象信息采集系统 GPRS 气象数据采集系统 * GPRS 环保信息采集系统 GPRS 环保数据采集系统 * GPRS 城市供水调度监控系统 GPRS 水利调度监控系统 * GPRS 水文监控系统 GPRS 水文监测系统 * GPRS 移动基站、光纤中继站、无人值班机房监控 * GPRS 电力调度系统 GPRS 用电管理调度系统 * GPRS 无人值守仓库监控 GPRS 无人值守机房监控 * GPRS 电力集中抄表系统、煤气、自来水集中抄表系统 * GPRS 大型商业
23、和零售业销售数据采集 * GPRS 物流配送 GPRS 物流调度 * 油田、煤矿数据采集和监测 、监控、控制 * 工厂自动控制监测 工厂自动化控制 * GPRS 路灯自动监控 GPRS 路灯监控、管理、控制 5、移动办公 * 远程公文批阅 * 远程文件发布 * 办公信息查询 北京经纬星航科技发展有限公司 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM 北京经纬星航科技发展有限公司 北京市海淀区上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 01062917308，62911282,62969320,62969592,13301045668 http:/http:/http:/北京经纬星航科技发展有限公司 北京市上地信息产业基地上地佳园 11 号 1F2 010-62917308 62911282 62969320 62969592 13301045668 WWW.JINGWEIGPS.COM
