GSM短信遙控技術(shù)在槐扒黃河提水工程中的應(yīng)用

□路玉萍 □路 明 □杜克勤（三門(mén)峽市槐扒黃河供水工程有限責(zé)任公司）

三門(mén)峽市槐扒黃河提水工程（以下簡(jiǎn)稱槐扒工程）屬河南省利用亞州開(kāi)發(fā)銀行貸款豫西農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，也是河南省“九五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目集城市供水、工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉和解決沿線山區(qū)人畜飲水于一體，綜合性強(qiáng)，社會(huì)效益顯著。工程建成后可解決澠池縣、義馬市30萬(wàn)人、2萬(wàn)頭大牲畜的飲水困難，發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉2萬(wàn)畝，并為該地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)用水提供可靠保證。工程取水口位于澠池縣陳村鄉(xiāng)槐扒村西坡黃河南岸魚(yú)咀處，上距三門(mén)峽大壩23km，下距小浪底大壩108km，處于小浪底水庫(kù)的回水末端。黃河水經(jīng)一級(jí)提水泵站進(jìn)入三個(gè)∮100米的輻流式沉沙池沉淀后，由二～四級(jí)提水至出水池，通過(guò)渠道、渡槽、隧洞、倒虹、水庫(kù)、壓力管道等建筑物，直接將水輸送到澠池縣、義馬市水廠，再由澠池、義馬供水公司供給各用水戶。該工程大部分在澠池縣境內(nèi)，少部分在義馬市，工程沿線均屬丘陵和淺山區(qū)。

槐扒工程提水總規(guī)模為7m3/s，第一期工程提水3m3/s。分四級(jí)提水，總提水揚(yáng)程359m，設(shè)計(jì)輸水干線總長(zhǎng)29.87km。泵站5座，隧洞4條，渡槽7座、倒虹9座、架空管7座，輸水干線8段明渠共長(zhǎng)2180m，西段村中型調(diào)節(jié)水庫(kù)1座，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管道長(zhǎng)16.22km?？傃b機(jī)容量2.14萬(wàn)kW。配套建設(shè)110kV變電站一座、輸電線路兩條29.95km，公路3條20km，通訊線路一條10km。

1.項(xiàng)目背景

槐扒工程立項(xiàng)批復(fù)于1993年，1996年開(kāi)工，1999年完成主體工程，并具備通水條件。2001年開(kāi)始小流量向用戶供水。工程建設(shè)之初，由于受資金、技術(shù)條件的制約，自動(dòng)化程度低，特別是供水壓力管道為Φ1200mm預(yù)應(yīng)力混凝土承插管，且為單管，安全保證系數(shù)不高。加上提水量大，供水總量小，供水流態(tài)不穩(wěn)，監(jiān)測(cè)、調(diào)控全靠人工、憑經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行十年來(lái)，不斷發(fā)生爆管漏水事件，不但造成了經(jīng)濟(jì)損失，也產(chǎn)生了不良影響。為了這一解決供水瓶頸，三門(mén)峽市水資源管理處自籌資金，引進(jìn)GBM短信遙控技術(shù)，對(duì)供水壓力管道進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)控，收到了良好效果。

2.方案選擇

目前，供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信可簡(jiǎn)單分為有線和無(wú)線兩大類。根據(jù)本工程戰(zhàn)線長(zhǎng)，監(jiān)控點(diǎn)多，且穿越城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)，管理困難，結(jié)合自身資金能力，經(jīng)過(guò)比選，我們選擇中國(guó)移動(dòng)的GSM短信遙控模塊系統(tǒng)作為供水管道調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。

在移動(dòng)通信公司的GSM短信遙控模塊業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建供水調(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。特別是針對(duì)槐扒供水管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量多，且分布在丘陵山區(qū)，且地理位置分散，采用GSM短信遙控模塊方式，在無(wú)線GSM短信遙控模塊網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。同時(shí)采用GSM短信遙控模塊雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對(duì)流量、壓力觀測(cè)儀器設(shè)備的時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告以及調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)關(guān)、監(jiān)測(cè)、控制等功能。

3.設(shè)計(jì)方案

由于GSM短信遙控模塊通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，在供水管理所監(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GSM短信遙控模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。

3.1 系統(tǒng)組成

3.1.1 管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)

槐扒工程壓力管道共有調(diào)節(jié)流量閘門(mén)8個(gè)，流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)3個(gè)分水計(jì)量點(diǎn)5個(gè)。根據(jù)工程運(yùn)行管理需要，在調(diào)節(jié)流量閘門(mén)前安裝壓力傳感計(jì)，在流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)處安裝插入式電磁流量計(jì)，在分水計(jì)量點(diǎn)處安裝管道式電磁流量計(jì)。各監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)模塊采集壓力、流量數(shù)據(jù)，通過(guò)RS232接口與GSM短信遙控模塊透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過(guò)GSM短信遙控模塊透明數(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)。

3.1.2 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心設(shè)在供水管理所，管網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)器申請(qǐng)固定IP地址，采用移動(dòng)通信公司提供的DDN專線與GSM短信遙控模塊網(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。

3.1.3 GSM短信遙控模塊/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

供水管網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)16個(gè)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)GSM短信遙控模塊無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到供水管理所監(jiān)控中心IP地址。

3.2 系統(tǒng)方案

供水管網(wǎng)16個(gè)監(jiān)控點(diǎn)使用GSM短信遙控模塊透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過(guò)移動(dòng)的GSM短信遙控模塊網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。供水管網(wǎng)各信息采集點(diǎn)使用統(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24h實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息采集點(diǎn)24h傳送采集的信息數(shù)據(jù)。

3.3 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，以防止系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)意破壞。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。

4.運(yùn)行管理成本

槐扒工程供水管道GSM短信遙控模塊系統(tǒng)總投資120萬(wàn)元（包括閥門(mén)改造及現(xiàn)地電控），安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短，2個(gè)月就完成了改造任務(wù)。

在后期運(yùn)行中，采用GSM短信傳送數(shù)據(jù)的方法，GSM設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)和壓力計(jì)的信號(hào)，均通過(guò)發(fā)送短信至調(diào)度中心監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并自動(dòng)記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。閥門(mén)調(diào)控指令也通過(guò)調(diào)中心計(jì)算機(jī)經(jīng)GSM短信傳送至現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)控。調(diào)度運(yùn)行費(fèi)用只需開(kāi)通SIM卡短信包月即可，每月不超過(guò)500元。

5.使用效果

通過(guò)近2年初步運(yùn)行，通過(guò)GSM短信遙控模塊無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，自動(dòng)采集到管道壓力、供水流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)奖O(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，及時(shí)掌握供水動(dòng)態(tài)。然后根據(jù)供水需求，適時(shí)調(diào)整供水模式。

先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)調(diào)度，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本，降低了漏水故障率，提高了供水保證率，有力地支撐了三門(mén)峽經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。