陕北水利GPRS调度系统应用方案

• 关键词：水利,GPRS,调度系统
• 作者：厦门四信通信科技有限公司
• 摘要：GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、或大数据的包月包年计费。覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线数据传输提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。

第一部分   GPRS网络简介
        GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、或大数据的包月包年计费。覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线数据传输提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。
GPRS通信方式更适合于各类数据采集业务，目前城市水利调度系统与各采用有线交互传输或电台方式，甚至有些偏远井道要有线网络接入成了不可能。月租费太高，用电话线传送数据按时间计费，带来诸多不便，费用也不便宜。、
GPRS网络优点
1、覆盖范围。构建城市水利调度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，能满足城区、乡镇和跨地区的接入需求。由于调度检测点数量众多，分布在地区的各个角落，而且地理位置分散。另外，还必须考虑今后系统扩充的可能，必须具有良好的可扩展性。由于目前GPRS已覆盖省内绝大部分地区，能够满足城市水利调度系统对覆盖范围的要求。
2、数据传输速率高。目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足水利调度系统数据传输速率的需求。
3、系统的传输容量大。城市水利调度系统要和每一个监测点实现实时连接。由于监测点数量众多，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。
4、通信费用控制灵活。采用传统的有线方式建立水利调度系统，必须租用专线或电话线进行连接。由于调度监测点必须与中心随时保持连线状态，而每次数据发送的数据量很小，线路资源利用率很低，平均每一个监测点每月的线路费用为800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按数据流量计费的方式，资源利用率高，月通信费用将在200元之内，如果数据量很大的情况下也可按包月或包年计费。
5、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，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
 
 
 
第二部分 概述
       随着我国经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高，城市的水利调度系统也越来越庞大，且许多供水管线的填埋情况复杂、资料不清，有些管线甚至仅凭当时施工工人的记忆去寻找，造成诸多设计上的失误和施工中的事故。
      采用人工方法，借助图纸、各类卡片来管理城市水利调度系统，已越来越难以满足实际需要。所以实现对水利调度管理系统的需求是相当迫切的。业内众多有识之士已达成共识：使用计算机，借助无线网络系统技术来进行水利调度的管理、管网设计及数据采集，已是势在必行。
        基于GPRS网络平台的无线数据技术自2002年在中国正式商用以来，以“实时在线、按流量计费、覆盖率广”等优势在各行业取得广泛应用，随着信息化的发展，DTU已经完全取代了以往的各种有线接入。而以往的有线连接必须依赖于网络布线、固定电话线路，对于发展移动性的服务、增设新的服务网点、增设临时性的窗口常会受到有线连接的困扰。同时布线还需要昂贵的费用和铺设时间，对已有的网络也会有影响，所以有线连接已经严重限制了目前各种信息化应用的主要原因。
 
GPRS与其它通迅方式综合比较表：

 
 
 
第三部分 陕北水利调度系统组成
一、陕北水利调度结构图
 
        花石峁加压站与野芦沟加压站日供水7万m�，野芦沟加压站与新庙加压站、打井塔加压站日供水3.5万m�。首站与野芦沟加压站的距离为21.5km，野芦沟加压站与新庙加压站的距离为12.3km，野芦沟加压站与打井塔加压站的距离为10.2km，新庙加压站距后沟门13.07km，新庙加压站距三道沟11.115km，三道沟与老高川的距离13.557km，打井塔加压站与老新民的距离为5.82km，打井塔站与同源站的距离为5.781km，打井塔站与玉丰站的距离为1.311km，打井塔站与新田站的距离为：0.699km，打井塔站与金万通站的距离2.8km。老新民与万家墩站的距离为8.205km，老新民站与新窑站的距离为2.018km，天桥水源地与花石峁站之间的距离为9.5km，孤山川水源地与花石峁站之间的距离为2km。
 
下图为各站的分布结构图
 

 
 
1、花石峁站(主站)控制系统
   此系统中有一台工程师站、一台操作员站，两PLC控制系统。
2、其它分站控制系统
每个分站均配置一台工作站和一套PLC控制系统
 
 
 
 
 
二、系统组成结构及功能要求
 

 
 
       如上图所示水利远程测控调度系统由花石峁调度中心、无线GPRS 网络、远程终端单元（RTU）几个部分组成：
 
l        分站控制系统单元（RTU）
 
   每个分站均配置一台工作站和一套PLC控制系统
 
      分站控制系统单元RTU 分散的分布在水利调度的各个遥测点上，主要由F2103 GPRS模块、电源、天线、PLC 的CPU 及各种I/O 模板及后备电池、机箱等几部分组成。分站控制系统单元RTU与现场设备的开关量、模拟量信号相连，进行数据采集、处理、存储并通过GPRS 网络与调度中心传送数据，接收并执行上位机的命令。
 

  
具体功能如下：
 
RTU 机箱：安装于遥测点现场，为壁挂式，具有防盗功能（包括GPRS 模块天线），其固定螺丝置于箱体内，设置门锁，箱体内具有220V 交流电（如井下无条件具备220V电压，可考虑蓄电池、锂电池等能满足终端产品电压需求的供电装置），信号输入输出接线端子，设置交流进线空气开关，如有条件可配备一220V 交流电插座（检修时方便使用）
 
PLC：使用西门子、三菱、欧姆龙等知名品牌
       提供4 路4-20mA 模拟输入、6 路开关量输入、4 路开关量输出，无需监控中心控制，可自行进行测量，并保存累积数据系统；
       具有实时时钟功能（可通过监控中心设定校准），采集到的数据以时间为顺序，以5分钟/每次的密度，能在RTU 端存储一天的历史数据，程序、参数、历史数据具有掉电保护功能；
 
定时上报：把从仪表采集到的数据，以定时（整5 分钟报一次）方式上报；
 
实现数据点播：可以响应各监控中心发出的查询请求，将实时时刻或历史时刻的数据发给监控中心，数据可发给多个监控中心；
 
输入信号损坏时发出报警信息；
 
        当系统上电复位，或系统运行、通信发生异常死机复位（看门狗复位）时，系统根据复位类型不同进行复位处理，保证系统正常工作。
 
可为一次仪表（两线制，三线制）提供24V 电源，具有一次表供电功能。
 
        F2103 GPRS模块：其核心使用SIMEMS MC39I无线模块，内嵌TCP/IP协议，支持900/1800 MHz系统，提供RS-232或RS-485自选接口，支持各种非TCP/IP终端设备数据的透明传输，可上电即自动拨号上网，一直在线，自检测假拨号现象，掉线可自动重拨。带自主开发的主控电路和硬件看门狗，保证电路的可靠工作，并可根据用户需要进行远程在线维护。
 
       （可选的备用冗余功能）调度中心可以设一主一备两个中心（即有一主一备两个IP地址），平时RTU端的GPRS模块只与调度中心主中心（主IP地址）联系，当主IP地址联系不上时，RTU端的GPRS模块能自动与备用IP地址联系，切换到备用系统进行工作，当主IP地址系统恢复正常，关闭备用IP地址系统时，能恢复到主IP地址系统进行工作（最多可以和5个中心同时通信）。（更多关于F2103 GPRS DTU技术指标可到四信网站下载）
 
 通信工作原理：
u   首先对F2103 DTU进行设置，设置要连接的中心IP和端口及其它必要性的设置，设置好之后PLC通过RS232或RS485接口和DTU相连，DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接，成功连接到中心软件后即可双向传输数据。
u   终端流量传感器、水压传感器工作时所产生的数据通过串<< span="">