供水GPRS调度监控系统方案

1基于GRPS无线供水调度系统监控概述随着社会的发展，各种远程实时数据监控(如电力监控、自来水监控、配网自动化等)越来越多，我们通过采用先进成熟的GPRSDTU模块为远程数传模块，依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络，在保证数据传输的及时、准确的前提下，将数据监控系统运行费用也降低到了最低；同时通信链路是由专业的运营商来维护，这就避免了用户在使用监控系统的同时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。2.GPRS网络简介图一：GPRS网络构成原理图GPRS是在GSM基础上发展起来的一种向3G过渡的技术。GPRS在移动用户和3数据网络之间提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，数据速率最高可达164kb/s。GPRS的最大优势在于其数据传输速度不是GSM所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，GPRS理论上目前更是达到了115Kbps(此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍)。除了速度上的优势，GPRS还有“永远在线”的特点，即用户随时与网络保持联系。3.GPRS网络的覆盖现状中国移动GPRS网络经过几年建设已日臻成熟，地区的覆盖率超过90%，GPRS信号达到了无盲区覆盖。4.基于GPRS网络的无线数据传输系统4.1系统简介无线数据采集系统是集计算机技术、通信技术及数据采集技术于一体综合系统，通过数据采集器，获取各终端的供气数据，采用通信接口及传输设备将其传输到数据业务中心，实现对各终端的全面监控。基于GPRS网络的无线数传系统主要由三大部分组成：(1)数据终端设备：数据采集终端设备和无线数据终端（DTU）设备；(2)传输网络：中国移动GPRS无线网络；(3)数据业务中心：实时数据收发服务器、实时数据库服务器及用户控制操作界面等。本章主要就基于GPRS网络的无线数据传输系统构成、系统特点、实际应用方式以及数据中心连接方式等方面作详细介绍。44.2基于GPRS无线数据传输系统结构InternetInternetGSM/GPRS网络GSM/GPRS网络用户移动设备H7118用户设备RS232用户设备H7118RS232用户数据中心(与用户应用系统无缝集成)注册服务器(内置于数据中心或第三方)图二：基于GPRS无线数据传输系统结构示意图4.3数据中心接入GPRS网络方法介绍图三：数据中心网络接入GPRS网络的几种方式示意图如图所示，数据采集设备通过GPRSDTU通讯模块与数据监控中心主机进5行数据通讯，数据监控中心必须接入GPRS网络才能实现与GPRSDTU的通信，目前移动公司提供丰富多样的接入方法，大致分三类：专线、无线和Internet互联网，以下就中心站接入网络方式作进一步详述：方案一(GPRS接入)特点：1)此种方案适用于没有接入Internet、而且对安全要求极高的企业；2)适合总数据带宽需求不太大的应用；3)全部数据在GPRS网内运行；4)要求所有GPRS终端之间可以直接通讯；5)中心GPRS数据终端接入点邦定固定IP地址(即至少提供一个邦定固定IP地址的SIM卡)。方案二(Internet接入方式)特点：1)企业已有稳定的、永久的连接到Internet的接入；2)GRE两端地址、RADIUSSERVER地址和企业路由器端口地址都必须是公有的。考虑到IP地址广播，企业端的路由器端口地址，GRE隧道端地址，RADIUSServer地址应由为该企业提供Internet连接的ISP提供；3)不存在跨市的问题，企业数据中心服务器与移动通讯GGSN服务器不必在同一城市。方案三(专线接入)特点：1)此种方案适于企业没有接入Internet或企业对安全方面考虑较高。适合金融证券、工业监控等行业使用；企业通过专线接入GMCC7513路由器，用户端的接入路由器必须提供公有的IP地址。2)数据监控中心，供气站RTU设备通过GPRSDTU通讯模块与数据监控中心主机以无线方式进行数据通讯。方案四(直接接入)特点：1)此种方案适用于没有接入Internet、而且对安全要求极高的企业。适合金融、证券等行业使用；2)企业在运营商一端放置GRE路由器，路由器不经过GPRS防火墙直接接入6GPRS内部网络；3)此种方案对GPRS网络构成一定程度安全威胁。优先推荐数据监控中心使用GPRSModem无线接入方式，这主要是考虑到通讯时数据的保密安全性及网络的延时有关。这种接入方法唯一问题是数据中心数据传输带宽有限，目前中国移动能够提供80~100Kbit/s带宽。如果用户方便，数据业务中心也可使用公网固定或动态IP接入方式作为备选方式。4.3.1专线接入图四：数据中心专线接入示意图中国移动提供VPN业务，可为用户组建基于GPRS的虚拟专有数据网络，通过分配一个固定IP地址网段，如IP地址段为172.17.1.0~172.17.1.255，子网掩码为255.255.255.0，表示为用户提供256个GPRS固定IP地址，这些地址只能在该用户的VPN内部之间通信，不能与其他用户的VPN节点通信，也不能与通过Internet接入的用户节点通信。移动公司可为每一台GPRSDTU的SIM卡分配固定IP地址，数据中心根据每台DTU的ID号或IP地址进行通讯。也可不必为每一台GPRSDTU分配固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，在指定网段内动态获得IP地址，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯。7用户的数据监控中心经数据专线（或光纤）直接连接至移动公司GGSN服务器。这种接入方法的特点：(1)数据安全性好，在用户VPN网络内部通信，与外界任何环节无关。(2)数据中心数据传输带宽能够保证，使用数据专线方式，带宽可达2M。(3)网络延时小、稳定性高，直接在GPRS网络内部通信，减少了转接的环节，也降低了数据传输延时，能够最可靠地保证数据传输的稳定性，降低丢包概率。(4)接入成本和费用较高，接入的专线或光缆费用较高，另外用户需要支付专线的月使用费（约2000元/月）。4.3.2无线GPRSModem连接图五：数据中心无线接入示意图与上述相同，也利用中国移动提供VPN业务，为用户组建基于GPRS的虚拟专有数据网络，通过分配一个固定IP地址网段，这些地址只能在该用户的VPN内部之间通信，不能与其他用户的VPN节点通信，也不能与通过Internet接入的用户节点通信。移动公司可为每一台GPRSDTU的SIM卡分配固定IP地址，数据中心根据每台DTU的ID号或IP地址进行通讯。也可不必为每一台GPRSDTU分配8固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，在指定网段内动态获得IP地址，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯。用户的数据监控中心经无线GPRSModem连接至移动公司GGSN服务器。这种接入方法的特点：(1)数据安全性好，在用户VPN网络内部通信，与外界任何环节无关。(2)数据中心数据传输带宽有限，受GPRS无线信道带宽限制，目前中国移动能够提供40~80Kbit/s带宽。(3)直接在GPRS网络内部通信，网络延时小、稳定性高。(4)接入成本和费用较低，仅需购买1台GPRSModem即可，使用费用按数据流量计费。4.3.3ADSL拨号连接（动态公网IP地址）图六：数据中心ADSL拨号接入示意图中国移动GPRS网络与Internet互联网是无缝连接的，数据监控中心可通过ADSL拨号方式登录Internet互联网，获得公网IP地址，与现场采集点GPRSDTU实现数据通信。一般ADSL拨号方式获得的公网IP地址是动态的，可在数据中心申请固定域名，在DTU中设置数据中心的域名，通过域名解析方法，实现数据传输。另外，移动公司也不必为每一台GPRSDTU分配固定IP地址，DTU连接9GPRS网络后，所分配的IP地址是动态的，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯，不必担心由于DTU掉线后上线再次分配的动态IP不同而不能与数据中心取得联系。这种接入方法的特点：(1)通过Internet互联网进行数据转接，数据安全性差、稳定性差。(2)数据中心数据传输带宽能够保证，一般ADSL宽带上网的带宽都在几百Kbit/s左右。(3)接入成本和费用较低，非常方便，ADSL线路月使用费为500~600元/月。4.3.4通过固定公网IP连接与上述ADSL拨号获得公网动态IP地址方式类似，很多公司都有一台连接Internet的服务器，并有固定公网IP地址，但是考虑到服务器的稳定运行问题，通常不允许在服务器上安装其他应用软件。通过NAT端口映射方式，数据中心系统可以作为内网中的一台服务器实现与现场采集点GPRSDTU实现数据通信。同样移动公司也不必为每一台GPRSDTU分配固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，所分配的IP地址是动态的，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯，不必担心由于DTU掉线后上线再次分配的动态IP不同而不能与数据中心取得联系。10图七：数据中心固定公网IP地址接入示意图这种接入方法的特点：(1)数据监控中心能够提供固定公网IP地址，不必借助DNS域名解析服务器。(2)通过Internet互联网进行数据转接，数据安全性差、稳定性差。(3)数据中心数据传输带宽能够保证，一般宽带上网的带宽都在100Kbit/s左右。(4)接入成本和费用较低，非常方便，公网线路月使用费（含固定IP地址）为800~1000元/月。4.4数据传输模式4.4.1永远在线模式描述：保持DTU与数据中心永久连接。工作过程：DTU开机时自动连接GPRS网络，根据数据中心的IP地址自动连接数据中心，并保持和维护链路的连接，DTU监测链路情况运行，当网络发生异常，DTU会在故障恢复后自动重新建立链路。4.4.2定时传输模式描述：由DTU定时向中心发送数据。工作过程：根据事先设置的发送数据间隔向数据业务中心(DSC)发送数据和接收数据，数据收发完毕，自动断线。4.4.3中心呼叫模式描述：由数据中心发起数据传输请求，DTU应答并发送/接收数据。工作过程：当中心需要收集或发送DTU端的数据时，数据中心发出呼叫指令，DTU立即连接GPRS网络并登录数据业务中心，按数据中心的指令传输数据。4.4.4数据触发模式描述：当有用户数据传输时，由DTU发起连接。比如可以设置为在发生告警或其他意外情况下，立即向数据中心发送数据。工作过程：当有用户数据传输时，DTU连接GPRS网络并登录数据中心，传输数据。114.5基于GPRS无线数据传输系统特点(1)透明数据传输：GPRSDTU直接提供RS232或RS485接口，使用简单、方便，为用户的数据设备提供透明传输通道。(2)无需后台计算机支持：普通GPRSModem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网，利用PC机的资源进行数据收发和协议转换，GPRSDTU内置自动网络连接和协议处理模块，无需后台计算机支持。(3)支持点对点、点对多点、双向实时数据传输：GPRSDTU可以实现点～点、点～多点、中心～多点的对等数据传输，传输时延一般小于1秒。(4)永远在线：GPRSDTU一开机就能自动登录到GPRS网络上，并与您的数据中心建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据。(5)按流量计费：GPRSDTU一直在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时不收费用。(6)高速传输：GPRS网络的传输速度最快将达到160Kbps，速率的高低可以由中国际法移动进行网络设置，根据中国移动的网络情况，目前可提供40~80Kbps的稳定数据传输。5.关于应用方案的建议供水公司对水厂的调度系统，对数据传输过程的实时性和整个系统的稳定性都要求比较高，针对实际供水系统中的情况以及设计中考虑到系统的可扩展性，给出以下用户方案。12图八：调度系统网