GPRS管网监控系统方案.doc

GPRS/GSM管网监控系统方案 泰州建源仪表有限公司目 录前言2公司简介3一、方案背景3二、方案选择4三、解决方案介绍.4（一） 系统组成41）管网监控点.4 2）监控中心.5 3）GPRS/GSM移动数据传输网络.5（二）系统方案5（三）产品特性51）XN数据采集终端.6 2）后台管理软件.71、对管网仪表(如水表)点信息的管理 2、实时监控分布在市区各地的GSM/GPRS远程仪表数据采集设备 3、线图分析显示 4、响应GSM/GPRS远程监终端报警响应 5、系统配置参数的管理 6、GSM/GPRS远程监控设备相关参数设置7、数据统计分析报表8、系统配置辅助管理 （四）改造准备工作.8四、结论.8五、后述.8附件1：XN数据采集终端.9附件2：后台软件部分功能操作界面说明12附件3：机械水表电子化改造24附件4：近期部分成功项目案例.25前言：尊敬的领导:您好!首先感谢您百忙之中阅览我们的方案资料！ 近年来，飞速发展的市场环境让越来越多的公用事业企业加入到战略转型的变革行列。日益成熟的企业经营管理者逐渐意识到：随着社会信息化建设的不断深化，各个应用领域对数据采集的范围、经济性、实时性、安全性都提出了越来越高的要求，传统的通信方式已不能满足生产日益发展的要求。 自来水行业也是如此，如在输水管网的压力检测需要数据采集时，往往会出现这样的情形：从管网分析角度认为需要测压的地点，却因实地没有安装设备的场所，无法获得电源以及无法架设通讯天线等条件限制，而不得不改装在其他管网分析非理想的地点。那么在野外恶劣环境下无电源区域的数据采集与通讯到底如何解决呢？由江苏建源公司自主研发的“XN远程数据采集终端”能为你提供完好的解决方案。“XN远程数据采集终端”为自来水公司信息化建设提供了全新概念的设备，它可用于管网压力，流量等数据采集；压力等参数的报警；大用户水量体检测；屋顶水箱水位检测等。它体积小巧，安装方式多样，调试方便，免维护，无安装地点限制，无需天馈系统。该产品具有IP68(最高级)防护等级，支持多信道通讯，集压力传感器、锂电池、CPU、通讯模块于一体，低功耗，能在恶劣环境下长期可靠地工作，特别适用于野外无电源区域的数据采集与通讯。后台管理软件功能完善，具有强大的数据分析与处理功能，使用方便，它将为水司业务管理水准的提供强有力的支持。多年来，江苏建源，通过自身的技术优势和先进的管理服务理念，与全国各水司紧密合作，为水司量身定制各种信息化解决方案，为水司的发展贡献我们的绵薄之力。江苏建源在全国有众多的应用成功案例，如金坛市自来水公司，武进市自来水公司，无锡市自来水司等等。设备投入生后，运行情况良好，数据传送及时准确，具有极好的推广应用价值。为此，我们有信心期待在你我的相互沟通中，为贵水司的SCADA建设中提供更完美的解决方案。再次衷心感谢您百忙之中阅览我们的方案资料！祝愿贵公司的发展蒸蒸日上！ 顺颂商祺！ 泰州建源仪表有限公司 技术支持与销售部 电话：052382986133 传真：052382986333 联系人：孙建东 电话司简介江苏泰州建源仪表有限公司是一家高新技术企业，是南大科技园的会员单位，隶属于南京师范大学科技实业集团，公司专注于水行业和燃气行业的信息化综合管理系统的研究和开发，谙熟供水/气行业的业务流程和管理，对供水行业信息化建设的全面解决方案有着丰富的经验和独特的见解，公司主要产品有：营业收费管理系统、报装业务管理系统、客户服务热线系统、生产调度管理系统、管网监控系统、大客户用水监控系统等等。公司系列产品涵盖了供水供气行业的主要应用领域，所有产品均拥有自主知识产权，因此能为客户提供最直接的服务。公司凭借雄厚的技术实力和稳定的技术团队，可根据各水司的具体情况设计出最适合的解决方案，愿为客户提供优质的产品和完善服务。一、方案背景 城市供水管网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）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。城市供水管网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，自来水供水管网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。 在城市供水管网监控系统中，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 这套系统为城市供水的科学调度提供了准确数据，保证了全市管网的安全，同时为自来水公司节省了大量的人力和资金。这套系统的应用，可以解决了以往城市供水压力不均匀，局部地区经常吃“夜来水”的问题，产生了良好的社会意义。 二、方案选择 经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水管网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管网监控系统，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。 (一)、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。 5、覆盖范围广。构建供水管网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，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。 6、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/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。 7、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同时实时连接。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，短信有可能会出现阻塞现象（采用短信接收设备方式） 8、通信费用低。由于GPRS采用流量计费的方式，运营维护成本低，月通信费用将在10元之内。 (二)、无线电台和GPRS方案的比较比较内容无线电台联网GPRS联网一次性投资较高9000元/点较低4500元/点 (含压力表)日常使用费用较高频点占用费 4000元/年一般15元/点/月日常维护费用高需要维护无线网络低无线网络免维护实时在线监控可以可以通讯速度很慢19kbit/s很快171.2kbit/s通讯方式点对点点对面效率较低较高通信距离近（30KM）远（无距离限制）施工的方便性工作量大工作量少系统可靠性较低较高 (三)、GPRS和短信方式日常费用的比较通信频率短信方式一天通信费GPRS方式一天通信费10分钟传一次10字节数据1角/条1角624=14.4元3分/1024B 10B= 0.029296875分0.029296875分624=4.21875分10分钟传一次150字节数据1角/条1角624=14.4元3分/1024B 150B=0.4394531250.439453125分624=63.28125分10分钟传一次200字节数据1角/条2=2角2角624=28.8元2小时传一次10字节数据1角/条1角12=1.2元3分/1024B 10B= 0.029296875分0.029296875分12=0.3515625分2小时传一次200字节数据1角/条2=2角 2角12=2.4元3分/1024B 200B=0.58593750.5859375分12=7.03125分三、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）、系统组成 （框架图）1）管网监控点：(XN数据采集终端+仪表) 管网监控点：各监控点通过XN数据采集终端采集如压力、流量等数据，通过内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS网络。2）监控中心：(服务器+系统软件) 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GPRS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RADIUS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 各监控点使用XN数据传输终端，通过移动的GPRS网络与监控中心相连,各信息采集点采集实时数据，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SIM卡，用户使用本卡只能用于与监控中心数据通信功能。 2）终端设备使用泰州建源仪表有限公司提供的GPRS XN数据采集终端。3）用户登记：符合自来水公司的规定。 （三）产品特性1）XN数据采集终端（详见附件1）系统采用XN数据采集终端（如下图）。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,RS485,模拟量,脉冲接口。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。 2）管理软件：(详细见附件二)本公司开发的GSM/GPRS远程监测监控中央管理软件是基于“客户机/服务器”（Client/Server）的体系结构，数据集中存放在自来水公司后台服务器（Linux操作系统、ORACLE数据库）中，自来水公司各相关部门前台（WINDOWS操作系统）通过局域网以请求/应答方式与后台服务器进行数据通讯，完成相关各种业务。软件界面之一(如图一) (图一)软件主要功能：1、 对管网仪表(如压力表)点信息的管理(如图一)a. 增加管网仪表点b. 修改管网仪表点信息如修改已有管网仪表点的信息比如调整各点的位置、名称等信息。c. 删除管网点等2、 实时监控分布在市区各地的GSM/GPRS远程仪表数据采集设备，通过返回的参数数据从而了解管网仪表工作数据。如：现在实时监控供水各管网段的压力、水表的累计计量读数、瞬时流量等。3、 曲线图分析显示。如图二所示 (图二)根据各GSM/GPRS远程仪表数据采集设备随着时间的推移不断返回的数据画出各仪表点相关能数值的曲线变化图。如累计流量曲线图、用水量曲线图、压力和瞬时流量等曲线变化图；4、响应GSM/GPRS远程监终端报警响应a.响应各仪表点设备的电源状态报警，并通过各点颜色的变化来反应其状态。b.响应压力异常报警c.响应流量异常报警d.响应用水异常报警中央管理软件响应各种报警并通过声光提示的同时把相关报警以短信的形式发送给相关责任人。5、系统配置参数的管理。这个主要调整系统采集一次各管网仪表点的数据的频率。系统默认值是10分钟一次。6、GSM/GPRS远程监控设备相关参数设置如：压力表上下限报警工作参数等。7、数据统计分析报表8、系统配置辅助管理a) 系统的权限管理b) 系统的日志管理系统自动备份管理四、结论 采用GPRS构建供水管网监控系统系统，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30元/月有500M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。另外，由于接入设备可以移动，当管网监控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，适合于供水管网监控工作的特点，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。五、后述：感谢您浏览我们的方案， 欢迎您为我们的发展提出宝贵的建议，我们将运用雄厚的科技力量和对水行业业务的熟悉和深刻理解为供水企业的信息化建设提出最佳的解决方案。在前进的道路上我们会孜孜追求更高、更好，我们会用优质的产品和完善的售后服务来获取您的满意。附件1： XN数据采集终端GSM/GPRS 远程数据采集系统是泰州建源仪表有限公司按照行业有关标准和规定，在反复分析用户需求的基础上，积累多年的运行经验后，经过优化改进而推出的新一代水行业供水管网相关仪表远程监测监控系统。本套系统已在中国多家市级自来水公司投入使用，并获好评。1、表数据采集终端的主要特点： 首家采用金属隔舱式结构(参图6)，极强的抗干扰能力和防雨 能力 超大容量内存，“记忆力”更强，大大提高数据存储密度 全面的功能配置，全面实现需方管理 便携式、小型化，安装维护更为便捷 宽电压范围设计 ，更加适应现场工作电源环境 全新的整机维护概念，使你的工作更为轻松 采用先进的防雷技术,防雷等级为ITU-T K212、使用环境条件1)、温度：-15+652)、湿度：相对湿度5%100%（包括凝露），绝对湿度小于28g/m33)、大气压：BB2级，66108kPa3、主要使用性能和主要参数指标1)、电源(三种供电方式可单选,也可复选) a、市电：频率为50Hz，允许偏差为-6%2%，电压为220V，允许偏差为-20%+25%。 b、电池：6V c、太阳能供电：9V /3W2)、消耗功率 守候状态不大于100uw。 发射机工作时不大于3W。3)、无线信道采用移动GSM或GPRS信道。a、工作频率900MHZ/1800MHZb、数据保持采集数据和参数保持10年。4、输入回路1)、脉冲输入(可扩展至8路) a、输入路数：4路 b、脉冲宽度：6080mSc、输入方式：有源或无源脉冲d、测量精度：0.1%2）、两路模拟量输入(可扩展至8路) 可提供5-24V的电源用于外接压力表等设备。5、RS485抄表接口1个标准的RS485专用抄表接口，通讯速率30019200bps可选，可接水表8块（可扩展到32块）。6、 RS232接口1个标准的RS232接口，可用于现场通讯和管理。7、 终端功能1）、 参数整定终端能够接收主台下发的各种定值参数和对时命令，定值参数如下：F1：主动上报配置参数F2：写远传表地址F3：抄表间隔F4：写抄表间隔F5：初始化F6：写出抄表时间F7：写短信息中心与主台号码F8：校时F9-F32：备用2）、 控制功能终端控制功能主要包括二种，一种为远方控制功能，即遥控；另一种为当地闭环控制。A、远方控制（遥控）遥控就是终端按照主控站下发的控制命令对终端进行控制。 能执行主控站下达的延时跳闸命令。 能执行主控站下达的立即跳闸或允许合闸命令。B、当地闭环控制当地闭环控制就是终端按照主控站下发的各种控制参数，根据当时用户用水情况进行控制。主要为购水控制C、远方抄表一个采集终端至少可以采集8路智能大表。终端可以按照主台设置的抄表密度存储10分钟至1小时采集数据。并能保存7日历史日数据。D、数据采集(可根据设置的上报参数主动上报)a)当前日数据 F1:采集终端各分路水表十分钟累计流量曲线数据F2:采集终端各分路水表十分钟瞬时流量曲线数据F3:采集终端各分路压力表十分钟压力曲线数据F4:采集终端各分路水表半小时累计流量曲线数据F5:采集终端各分路水表半小时瞬时流量曲线数据F6:采集终端各分路压力表半小时压力曲线数据b)历史日数据F1:采集终端各分路水表历史日半小时累计流量曲线数据F2:采集终端各分路水表历史日半小时瞬时流量曲线数据F3:采集终端各分路压力表历史日半小时压力曲线数据附件2： 上位机软件部分功能操作界面说明 软件采用了c/s模式，采用LINUX操作系统和ORACLE数据库。每个图在图下做了简单说明：图形主界面树结构主界面sms控制阀操作维护人