基于GRPS傳輸方式的供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)相關問題探討

袁敏

摘 要：本文主要針對基于GRPS傳輸方式的供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)相關問題進行探討，在分析整個系統(tǒng)特點的基礎上，重點對于系統(tǒng)總體設計以及重要模塊進行詳細探討，最后還分析了實際效果分析，指出GPRS技術在供水企業(yè)遠程控制監(jiān)控系統(tǒng)中具有重要作用。

關鍵詞：GRPS傳輸方式 供水管網(wǎng) 監(jiān)測系統(tǒng) 總體設計

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0038-02

在供水監(jiān)測系統(tǒng)應用方面，公司先利用相關的無線數(shù)傳電臺以及擴頻技術，但是其在數(shù)據(jù)傳輸方面存在一定問題，受到城市中高層建筑等干擾源比較多，不能保證穩(wěn)定地進行數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)過分析，升級改造管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)過程中，為了能夠達到滿意的傳輸效果，這里采用通用分組無線業(yè)務，即GPRS技術。

在利用GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，利用無線的方式，具備GPRS功能的終端與GSM基站進行通信，采用不用于電路交換式數(shù)據(jù)呼叫的方式，可以馬上登陸GSM網(wǎng)絡。在GPRS分組中，首先從幾點發(fā)送到GPRS的服務支持節(jié)點，稱為GGSN，可以進行相關的通信活動；分組數(shù)據(jù)的處理則是在GGSN進行，然后，就可以經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)以及企業(yè)內部網(wǎng)，通過項目表接收終端進行發(fā)送操作，反之也是這個道理[1]。

另外，升級相應的監(jiān)測系統(tǒng)程序，為了方面與客戶端的管理，這里采用B/S（Browser/Server）的數(shù)據(jù)結構。系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在投入使用以后能夠得到很大提高。

1 系統(tǒng)特點分析

1.1 具有較高的傳輸速率和穩(wěn)定性

擴頻以及數(shù)傳電臺技術發(fā)展已經(jīng)較為成熟，但是其缺點就是特別容易受到周邊環(huán)境和距離的影響，造成通訊出現(xiàn)差錯，GPRS在這方面具有比較好的性能。20多公里則是20W電臺的有效通訊距離，但如果有較高建筑物出現(xiàn)在其過程中，則會大大縮短通訊距離，其數(shù)據(jù)傳輸速率還不能滿足實時在線監(jiān)測的要求，一般的速率僅為2.4 kpbs。GPRS則具有很快的傳輸速度，能夠達到171.2 kbps；在相關的實時在線監(jiān)測的要求下，可以通過安置多個監(jiān)測點來實現(xiàn)，能夠滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的要求[2～3]。

1.2 監(jiān)測點后期維護費用較低，組網(wǎng)方式簡單

傳輸天線的架設在采用GPRS技術的監(jiān)測站就可以省略，這樣的好處就是，一方面有效避免了可能受到雷擊而造成的設備損壞；另外一方面，則能夠有效降低站點建設的施工難度。已經(jīng)付給移動公司相關的網(wǎng)絡覆蓋和維護的費用，采用按流量包月的GPRS計費方式，這樣，總體來說，具有比較低的運行維護費用。

1.3 用戶端程序方便操作

利用B/S結構來設計監(jiān)測系統(tǒng)，具有方便操作的特點。這樣，在客戶端通過瀏覽器就可以登錄并進行使用，不用特意安裝程序，方便技術人員進行維護和管理，界面功能簡單易于操作。并且相應的程序結構能夠給未來擴展功能預留，方便以后系統(tǒng)升級處理。

2 系統(tǒng)總體設計探討

2.1 系統(tǒng)的分析

為了能夠更好掌握城區(qū)供水管網(wǎng)工況的相關變化，利用GPRS方式進行相關的數(shù)據(jù)傳輸，滿足城區(qū)管網(wǎng)監(jiān)測點采集到的數(shù)據(jù)的實時傳輸要求，在集團中心能夠對于各項數(shù)據(jù)進行匯總，并及時進行相關的處理，滿足水廠機組的合理調度的相關功能，并且能夠保證供水管網(wǎng)的科學有效的運行和維護，確保合理的規(guī)劃和設計。

2.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構

在系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構中，主要有三個部分在管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，分別是數(shù)據(jù)共享部門、控制中心主站和城區(qū)監(jiān)測點。

2.2.1 數(shù)據(jù)共享發(fā)布

在數(shù)據(jù)共享發(fā)布模塊中，主要有客戶端和網(wǎng)絡設備構成，主要功能則是相關的檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的發(fā)布過程。完成對于相關需要接受部門的數(shù)據(jù)發(fā)送，包括供水客服、水廠運行、供水調度以及分管經(jīng)理等，遠距離的客戶端則是通過VPN（企業(yè)內部專線）進行數(shù)據(jù)傳輸，近距離的客戶端則是通過交換機進行連接。在各自設定的權限下，每個客戶端通過瀏覽器可以登錄服務器進行操作。

2.2.2 控制中心站

在系統(tǒng)的控制中心站中，主要工作就是完成匯總和分析數(shù)據(jù)，主要包括服務器、網(wǎng)絡設備和相應的管理軟件。其中，監(jiān)測點GPRS數(shù)據(jù)的中轉以及相關的發(fā)送操作則是由中心服務器負責，能夠滿足采集不同監(jiān)測點的數(shù)據(jù)的要求，同時，提供給需要這些數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)中去。人機界面則是能夠顯示這些經(jīng)過系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)，利用圖形或者表格形式進行展示，能夠進行相關的統(tǒng)計、查詢和報表功能，方便進一步使用。

2.2.3 城區(qū)監(jiān)測點布置問題

現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作則是通過城區(qū)監(jiān)測點完成，其是由相關的通訊設備以及采集單元所組成。其中，監(jiān)測點選擇城區(qū)供水管網(wǎng)中的典型的12個區(qū)域，并且進行數(shù)據(jù)處理RTU以及相關的采集設備在監(jiān)測點上的安裝。這樣就可以對流量、水壓等多項數(shù)據(jù)進行采集，對于監(jiān)測點RTU來說，能夠支持4路開關量以及8路模擬量，完全能夠實現(xiàn)水質在線監(jiān)測的相關要求。

對于RTU集成的通訊模塊來說，具有GPRS功能，能夠根據(jù)模塊內部設定好的IP地址，進行控制中心主站的主動訪問，并且進行相關的TCP/IP鏈路的連接，與控制中心實現(xiàn)通訊功能，能夠有效處理在控制中心要求下的數(shù)據(jù)請求服務，對應的監(jiān)測點能夠在相應的SIM卡和ID號得到，在這種應答式的通信流程中，GPRS傳輸在監(jiān)測點響應后，能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心站。

2.3 系統(tǒng)程序功能分析

這里選擇B/S結構為檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構，方便用戶管理。在這種結構下，相關任何程序不用安裝，只要通過瀏覽器，系統(tǒng)管理員進行用戶名和密碼的分配，在一定權限下的用戶就能訪問并操作。另外，非常容易進行系統(tǒng)擴展，能夠很好支持互聯(lián)網(wǎng)訪問。由于組態(tài)軟件在VPN環(huán)境運行粗壯乃一定問題，國內常見的組態(tài)軟件的WEB功能不強，這里選擇了支持WEB瀏覽的JAVA平臺，SQL Server則為采用的數(shù)據(jù)庫。endprint

經(jīng)過以前的經(jīng)驗總結，同時結合實際工作對于管網(wǎng)監(jiān)測的需要，主要在本系統(tǒng)中設計了五個功能模塊，具體分析如下。其中，在數(shù)據(jù)應用管理模塊中，主要完成的功能包括統(tǒng)計、查詢、分析以及相關打印功能；在監(jiān)測站臺主要管理模塊中，完成的功能主要包括編輯處理監(jiān)測站點的基本信息，還有涉及到相關的參數(shù)，另外，還有相關的監(jiān)測站點的被動接受數(shù)據(jù)的記錄和校驗，主動召測的數(shù)據(jù)等等；在數(shù)據(jù)庫維護模塊中，主要完成連接系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等操作，還包括對于數(shù)據(jù)運行的維護，以及備份等；在輔助管理模塊中，主要完成的功能則包括網(wǎng)絡結構設置、操作人員權限分配等工作；

3 實際效果分析

3.1 管網(wǎng)漏失率有效降低

對于城區(qū)各個區(qū)域的用水特點，調度人員利用監(jiān)測系統(tǒng)對于不同監(jiān)測點的不同時間段的數(shù)據(jù)進行匯總和對比，能夠合理有效地進行監(jiān)測點水壓峰值、谷值報警的設定。因為，相鄰監(jiān)測點的壓力下降，必然說明供水管網(wǎng)出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，增多了出水量，這樣設定值就容易達到而引發(fā)報警，相應的漏失位置能夠被維修人員迅速找到，維修時間大大減少，使得企業(yè)損失得到控制。

3.2 供水節(jié)能成為可能

在相關的合理調度下，調度人員能夠實時掌握城區(qū)各點的相關流量和水壓等參數(shù)，合理下達調度指令有了準確的依據(jù)，能夠掌握供水管網(wǎng)的實際運行狀態(tài)，使得用戶需求得以最大程度滿足，對于城區(qū)供水管網(wǎng)壓力能夠及時調節(jié)。另外，能夠實現(xiàn)節(jié)能降耗，使得水泵機組耗電量大幅下降。

3.3 監(jiān)測站點的運行費用有所降低

對比數(shù)傳電臺傳輸，由于具有較高的頻段占用費，再加上相關的傳輸天線的架設，更換雷擊部件的維護費用等，費用比較高。使用GPRS數(shù)據(jù)傳輸以后，包月收費能夠大大降低通訊費用，在加上相關的電費以及少量的設備維護費，經(jīng)過計算對比，站點運行費用大約能夠降低50%左右，滿足企業(yè)經(jīng)濟效益的要求。

3.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)最大利用率得以體現(xiàn)

數(shù)據(jù)傳輸速率在利用GPRS傳輸技術以后能夠得以大幅度提高，能達到傳輸速率為103 kbps，這是原來數(shù)傳電臺技術的5倍左右，監(jiān)測數(shù)據(jù)的循環(huán)刷新時間也相應提高到10 s/次。系統(tǒng)還能夠進行數(shù)據(jù)保存歸檔，定期形成監(jiān)測報表，在電子地圖的幫助下，能夠進行實時顯示數(shù)據(jù)，繪制實時曲線。另外，為了更好服務于制定的調度計劃以及相應的應急預案，系統(tǒng)能夠保存豐富的歷史數(shù)據(jù)庫。

4 結語

在利用GPRS傳輸技術具有的比較高的可靠性和實時性的特點基礎上，實現(xiàn)城區(qū)供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的相關技術改造，對于管網(wǎng)運行工況的實時要求能夠很好滿足，一方面有助于實現(xiàn)更好的優(yōu)質供水服務；另外一方面，還能夠保證節(jié)能降耗的要求，在不遠的將來，GPRS技術必將應用到供水企業(yè)遠程控制監(jiān)控系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)。

參考文獻

[1] 江朝元，曹曉莉，甘思源.基于GSM/GPRS的城域化管網(wǎng)泄漏監(jiān)測與定位系統(tǒng)[J].重慶大學學報：自然科學版，2005，28（4）.

[2] 曹曉莉，江朝元，甘思源.基于GSM/GPRS的供水管網(wǎng)泄漏監(jiān)測與定位系統(tǒng)[J].儀器儀表學報，2004，25（z1）.

[3] 吳葉蘭，何向飛，葉斌.基于GPRS的供水管網(wǎng)無線監(jiān)控管理系統(tǒng)[J].計算機工程與設計，2010，31（1）.endprint