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
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[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