城市供水管網GPRS監(jiān)控系統(tǒng)

  一、方案背景

  城市供水管網監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是解決自來水公司對供水各環(huán)節(jié)監(jiān)測點的數據采集和監(jiān)控。該系統(tǒng)由監(jiān)控中心和各個水源監(jiān)測點組成，各個水源監(jiān)測點的數據采集終端（RTU）可監(jiān)視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數據，供控制中心及有關部門分析和決策取用，提高工作效率，保證供水質量，滿足日益增產的用水量的需求。城市供水管網監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠程現場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現管道壓力、水流量的數據傳送及閥門開關的自動控制，降低了故障率和提高了對系統(tǒng)的反應時間。便于及時迅速的了解及控制遠端管道及閥門，低故障率和檢修的時間，減少停水次數。各水源監(jiān)測點的數據采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實時數據與開關狀態(tài)等數據，信息傳輸到自來水公司的監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過對傳輸回的數據進行分析，可找到出故障的地點，從而當一個遠端出現故障時，能在*短的時間內解決問題，恢復供水，提高了整體的服務水平，從而實現了城市供水的信息化、現代化。

  目前，自來水供水管網監(jiān)控系統(tǒng)中采用的數據通信可簡單分為有線和無線兩大類，其中有線通信主要包括架設光纜、電纜或租用電信電話線、X.25、DDN、ADSL等，而無線則包括超短波通信、擴頻通信、衛(wèi)星通信、GSM 短信/GPRS通信等。

  在城市供水管網監(jiān)控系統(tǒng)中，由于各管網監(jiān)控點分布范圍廣、數量多、距離遠，個別點還地處偏僻，因此架設光纜、鋪設電纜難度大、不切合實際，向電信部門租用專用電話線又要申請很多電話線，而且有些監(jiān)控點線路難以到達，況且采用電話線路時需要等待漫長的電話撥號過程，速度慢，運營成本較高，總之監(jiān)控系統(tǒng)采用有線通信方式建設周期長、工作難度大、運行費用高，不便于大規(guī)模使用；與之相比，無線通信方式則顯得非常靈活，它具有投資較少、建設周期短、運行維護簡單、性價比高等優(yōu)點。在監(jiān)控系統(tǒng)中，無線通信方式主要包括：超短波（230MHz）無線數傳、擴頻、衛(wèi)星通信、GSM數字蜂窩通信系統(tǒng)等，其中衛(wèi)星通信由于通信費用昂貴，只在一些特殊的領域下使用，未得以普及；而擴頻通信技術雖然速率高，但只能在視距范圍內傳輸，應用也受到限制。采用超短波數傳電臺作為傳輸信道具有組網靈活、擴展容易、維修方便、運行費用低等優(yōu)點，但由于系統(tǒng)工作于230MHz且多采用普通間接調制的數傳電臺，這就造成系統(tǒng)易受外界干擾、通信速率低、誤碼率高、數據傳送量不大、信號覆蓋范圍小等缺點

  這套系統(tǒng)為城市供水的科學調度提供了**數據，保證了全市管網的安全，同時為自來水公司節(jié)省了大量的人力和資金。這套系統(tǒng)的應用，可以解決了以往城市供水壓力不均勻，局部地區(qū)經常吃“夜來水”的問題，產生了良好的社會意義。

  二、方案選擇
 
  經過比較分析，我們選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為城市供水管網監(jiān)控系統(tǒng)的數據通信平臺。目前，GSM網絡經過電信部門的多年建設，覆蓋范圍不斷擴大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網絡，特別是中國移動新推出的GPRS數據業(yè)務。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務平臺上構建自來水供水管網監(jiān)控系統(tǒng)，實現管網監(jiān)控點的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優(yōu)點，而且設備安裝方便、維護簡單。

  GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：

  1、良好的實時響應與處理能力。與短消息服務比較，由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，系統(tǒng)能夠同時實時收取、處理多個所有監(jiān)測點的各種數據，無需輪巡就可以同步監(jiān)測點的時鐘可很好的滿足系統(tǒng)對數據采集和傳輸實時性的要求。
 
  2、遠程儀器設備控制：由于采用GPRS雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向實現對儀器設備的時間校正、狀態(tài)報告、開關以及其他監(jiān)測、控制等功能；
 
  3、建設成本低：可充分利用現有GSM網絡，設備安裝即接通，而采用超短波通信時需要充分考慮現場環(huán)境，還需要配備天線鐵架等附屬設備。 

  4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟GSM網絡，系統(tǒng)投入運行時基本不需要調試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調試工作量大，要**行現場信號測試，天線鐵架架設，天線方向角度調試等工作。
 
  5、覆蓋范圍廣。構建供水管網監(jiān)控系統(tǒng)要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于管網監(jiān)控點數量眾多，分布在全市范圍內，部分管網監(jiān)控點位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用GPRS方式，理論上在無線GSM/GPRS網絡的覆蓋范圍之內，都可以實現監(jiān)控。

  6、數據傳輸速率高。GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，實際應用時數據傳輸速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波數傳電臺傳送速率多為2.4kbit/s或更低。

  7、系統(tǒng)的傳輸容量大。監(jiān)控中心站要和每一個管網監(jiān)控點實現實時連接。由于管網監(jiān)控點數量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發(fā)性數據的需要。

  8、通信費用低。由于GPRS采用包月計費的方式，運營維護成本低，月通信費用將在30元之內。
  注：另外如果實時性要求不是很強的話（比如沒有閥控等指令的操作）也可采用系統(tǒng)結構更為簡單的短信（GMS）的數據傳輸方式。