摘要：
城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,，以實(shí)現(xiàn)管道壓力、水流量的數(shù)據(jù)傳送及閥門開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制,，降低了故障率和提高了對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間,。便于及時(shí)迅速的了解及控制遠(yuǎn)端管道及閥門，低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數(shù),。
關(guān)鍵字：無(wú)線數(shù)傳\無(wú)線模塊\無(wú)線監(jiān)控\遠(yuǎn)程控制\遠(yuǎn)程測(cè)控
一,、項(xiàng)目背景
城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是解決自來(lái)水公司對(duì)供水各環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成,，各個(gè)水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端（RTU或PLC）可監(jiān)視和采集水位,、壓力、流量,、濁度,、余氯、泵頻等各種數(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,。
城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)管道壓力,、水流量的數(shù)據(jù)傳送及閥門開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制,，降低了故障率和提高了對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。便于及時(shí)迅速的了解及控制遠(yuǎn)端管道及閥門,，低故障率和檢修的時(shí)間,，減少停水次數(shù),。各水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可自動(dòng)采集管道壓力,、水流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)阶詠?lái)水公司的監(jiān)控中心,，監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)傳輸回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,，可找到出故障的地點(diǎn)，從而當(dāng)一個(gè)遠(yuǎn)端出現(xiàn)故障時(shí),，能在最短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題,，恢復(fù)供水，提高了整體的服務(wù)水平,，從而實(shí)現(xiàn)了城市供水的信息化,、現(xiàn)代化。
在城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中,，由于各管網(wǎng)監(jiān)控點(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(guò)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(wú)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(wú)線通信方式主要包括：GSM短消息、GPRS,、CDMA系統(tǒng)等,。
二、方案選擇
經(jīng)過(guò)比較分析,，選擇中國(guó)移動(dòng)的GPRS系統(tǒng)作為城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái),。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)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)。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接,。在移動(dòng)通信公司的 GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建自來(lái)水供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)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,。
GPRS無(wú)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,。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性,，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延,，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(wú)需輪巡就可以同步監(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)程儀器設(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)儀器設(shè)備的時(shí)間校正,、狀態(tài)報(bào)告、開(kāi)關(guān)以及其他監(jiān)測(cè),、控制等功能,；
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,。
系統(tǒng)特點(diǎn)
1,、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(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制,，能滿足山區(qū),、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。
由于管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多,，分布在全市范圍內(nèi),，部分管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散,。采用超短波通訊方式,，覆蓋范圍只有30多公里,；而采用GPRS方式，理論上在無(wú)線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi),，都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,。
2、數(shù)據(jù)傳輸速率高,。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s,，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波數(shù)傳電臺(tái)傳送速率多為2.4kbit/s或更低,。
3,、系統(tǒng)的傳輸容量大。監(jiān)控中心站要和每一個(gè)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接,。由于管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多,，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳪PRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要,。
4,、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,，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)。
三,、解決方案介紹
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò),，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個(gè)端站的GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信,。
（一）系統(tǒng)組成
1,、管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)：
管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)：各監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊采集如壓力、流量等數(shù)據(jù),，,，通過(guò)RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過(guò)GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò),。
2、監(jiān)控中心：
服務(wù)器申請(qǐng)配置固定IP地址,，采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專線,，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬,，當(dāng)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加,，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。
監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證,，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī),，通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示,，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
3,、GPRS/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理,，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址,。
（二）系統(tǒng)方案
各監(jiān)控點(diǎn)使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過(guò)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連,。
各污染源數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的STK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),。
凡自來(lái)水公司授權(quán)的信息采集點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng)：
1,、管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的STK卡，用戶使用本卡只能用于與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信功能,。
2,、終端設(shè)備使用嘉復(fù)欣提供的GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信終端。
3,、用戶登記：符合自來(lái)水公司的規(guī)定,。
（三）產(chǎn)品特性
系統(tǒng)采用GAREFOWL 系列GPRS無(wú)線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。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),、RTU,、PLC、GPS接收機(jī),、數(shù)碼相機(jī),、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)171Kbps,，具有遠(yuǎn)程診斷,、測(cè)試、監(jiān)管功能,，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
1,、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS,。
2,、接口： RS232、RS485,、RS422,。
3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps,，實(shí)際傳輸速率40Kbps,。
4、支持Windows95/98/200/XP,、LINUX操作系統(tǒng),。
5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換 ,。
6,、支持VPN安全功能。
7,、安裝靈活,、使用方便、可靠,。
（四）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(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)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(wèn)防護(hù),、接入防護(hù)、防火墻等,。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行,，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行,。
數(shù)據(jù)中心可通過(guò)公網(wǎng)使用VPN接入到移動(dòng)GPRS網(wǎng),，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線,，還可以利舊使用原有的VPN設(shè)備,，移動(dòng)終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的軟件。通過(guò)VPN方式,，客戶端在連接應(yīng)用服務(wù)器前,，要經(jīng)過(guò)Ｒａｄｉｕｓ服務(wù)器的認(rèn)證整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程得到了加密保護(hù)，安全性比較高,，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,。
另外,，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動(dòng)公司的GGSN設(shè)備上,，這種成本高,，安全性高、穩(wěn)定可靠,。
對(duì)于安全性要求非常高的系統(tǒng),，可考慮在專用APN接入的基礎(chǔ)上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性,。
1,、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置VPN服務(wù)器，移動(dòng)終端加載具有VPN二次虛擬撥號(hào)的功能的客戶端軟件,。采用VPN安全技術(shù),，用戶通過(guò)接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對(duì) 整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護(hù),，有效避免非法入侵,。
2、利用SIM卡的唯一性,，對(duì)用戶SIM卡手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行鑒別授權(quán),，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機(jī)號(hào)才能訪問(wèn)專用APN,，移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專門的APN進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入,，普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無(wú)法呼叫專門的APN。
3,、對(duì)于特定用戶,，可通過(guò)數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼， 其他沒(méi)有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無(wú)法登錄進(jìn)入系統(tǒng),，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng),。
4、數(shù)據(jù)加密：通過(guò)VPN對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護(hù),。
5,、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,。
四、結(jié)論
采用GPRS構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng),，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),，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)管網(wǎng)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)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,。