GPRS和CDMA无线自来水管网监测与数据采集系统.doc

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GPRS/CDMA/3G无线自来水管网监测与数据采集系统

上海正伟数字技术有限公司授权网络发表

基础

GPRSDTU的核心功能

　　1）内部集成TCP/IP协议栈

　　GPRSDTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRSMODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

　　2）提供串口数据双向转换功能

　　GPRSDTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRSDTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRSDTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。

因此，GPRSDTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

　　3）支持自动心跳，保持永久在线

　　GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRSDTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

　　4）支持参数配置，永久保存

　　GPRSDTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。

在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。

因此，GPRSDTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。

一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

　　5）支持用户串口参数设置

不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。

详述

关键词：

gprs/cdma/3G无线自来水管网监测，无线管网监测，无线管道监测，无线管网参数传输，无线管道监测信息传输，无线管网实时数据传输，无线城市管网监测

由于城市供水地理位置分散，采集、控制功能要求稳定，安全性要求较高。

一般采取人工抄表、电话报数、现场手动操作的原始调度方法。

收集信息数量少、处理慢、传递迟，调度处于低级阶段，以保证不缺水和维持正常运行为主，谈不上优化调度。

遇上爆漏及其他事故，反映迟钝损失扩大。

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，以实现管网压力、水流量等的数据传送及各水厂出水量的控制，便于及时了解及控制远端生产运行情况，降低故障率，缩短检修时间，减少停水次数。

各管网监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量等的实时数据，信息传输到自来水公司的调度中心，调度中心通过对传输回来的数据进行分析，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。

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，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，个别站点还地处偏僻，因此架设光缆（电缆）难度大、费用高，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，不切合实际。

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。

经过比较分析，选择中国移动的GPRS系统作为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。

系统结构

为了满足对生产过程的调度和指挥，需要一个可靠的SCADA系统。

它一般由企业生产调度指挥中心、水厂、管网测压点、抄表遥测等组成。

它所具有的功能一般包括：

数据采集控制功能，数据传输功能，数据显示及分析功能，报警功能，历史数据的存储、检索、查询功能，报表显示及打印功能，遥控功能，网络功能等。

管网测点SCADA自动化控制系统，主要监测分散管网测点站点。

该系统采用两级控制，一级为SCADA系统中心控制室，二级为管网测点站点远程测控终端GPRSRTU。

中心控制室负责监视、管理和控制等工作。

站点GPRSRTU负责多个管网测点站点的数据采集，无线传输、管网测点压力的自动控制。

调度中心对各个管网测点进行实时监控并指挥各个水厂的出水量，它是系统的信息采集和控制中心。

调度中心采集各站点的数据信息，并对这些信息进行存储、分析汇总或打印等处理。

通过数据分析，及时给出报警信息或向站点发出控制命令，控制站点设备的运行，以实现整个系统的调度和管理。

GPRSRTU（远程测控终端）是SCADA系统的基本组成单元，采集、控制和通信是他所具有的基本功能。

对于具有分布式、集散型、网络化特点的企业，其SAS/SCADA系统的建立，离不开承上启下的GPRSRTU产品。

城市供水综合自动化系统中的SCADA系统，必须具备并且非常重要的一个功能就是：

实时、准确地监测遍布于全市的自来水管网的流量、压力等变化情况。

应用于管网测压的GPRSRTU产品就是为此目的而设计的。

由于管网测压工艺简单、无须控制、散布广泛，因此就要求此类GPRSRTU产品具有结构简单、性能可靠、价格便宜等特点。

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（RS485）接口与GPRS透明数据传输终端相连，无标准通讯接口的设备，也可以采用我公司带有模拟量、开关量采集功能的RS6011GGPRSRTU。

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

服务器申请配置固定IP地址，采用移动通信公司提供的专线，与GPRS网络相连。

由于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。

国内目前做DTU无线模块的厂商不多，上海正伟数字技术有限公司，公司网址，可以到网站咨询DTU无线模块