基于GRPS傳輸方式的供水管網監測系統相關問題探討

袁敏

摘 要：本文主要針對基于GRPS傳輸方式的供水管網監測系統相關問題進行探討，在分析整個系統特點的基礎上，重點對于系統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技術在供水企業遠程控制監控系統中具有重要作用。

關鍵詞：GRPS傳輸方式 供水管網 監測系統 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

在供水監測系統應用方面，公司先利用相關的無線數傳電臺以及擴頻技術，但是其在數據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，不能保證穩定地進行數據傳輸。經過分析，升級改造管網監測系統過程中，為了能夠達到滿意的傳輸效果，這里采用通用分組無線業務，即GPRS技術。

在利用GPRS進行數據傳輸的過程中，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據呼叫的方式，可以馬上登陸GSM網絡。在GPRS分組中，首先從幾點發送到GPRS的服務支持節點，稱為GGSN，可以進行相關的通信活動；分組數據的處理則是在GGSN進行，然后，就可以經過互聯網以及企業內部網，通過項目表接收終端進行發送操作，反之也是這個道理[1]。

另外，升級相應的監測系統程序，為了方面與客戶端的管理，這里采用B/S（Browser/Server）的數據結構。系統的可靠性和穩定性在投入使用以后能夠得到很大提高。

1 系統特點分析

1.1 具有較高的傳輸速率和穩定性

擴頻以及數傳電臺技術發展已經較為成熟，但是其缺點就是特別容易受到周邊環境和距離的影響，造成通訊出現差錯，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在其過程中，則會大大縮短通訊距離，其數據傳輸速率還不能滿足實時在線監測的要求，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測的要求下，可以通過安置多個監測點來實現，能夠滿足傳輸突發性數據的要求[2～3]。

1.2 監測點后期維護費用較低，組網方式簡單

傳輸天線的架設在采用GPRS技術的監測站就可以省略，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。已經付給移動公司相關的網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結構來設計監測系統，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，方便以后系統升級處理。

2 系統總體設計探討

2.1 系統的分析

為了能夠更好掌握城區供水管網工況的相關變化，利用GPRS方式進行相關的數據傳輸，滿足城區管網監測點采集到的數據的實時傳輸要求，在集團中心能夠對于各項數據進行匯總，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的科學有效的運行和維護，確保合理的規劃和設計。

2.2 系統的網絡結構

在系統的網絡結構中，主要有三個部分在管網監測系統中，分別是數據共享部門、控制中心主站和城區監測點。

2.2.1 數據共享發布

在數據共享發布模塊中，主要有客戶端和網絡設備構成，主要功能則是相關的檢測系統數據共享的發布過程。完成對于相關需要接受部門的數據發送，包括供水客服、水廠運行、供水調度以及分管經理等，遠距離的客戶端則是通過VPN（企業內部專線）進行數據傳輸，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

在系統的控制中心站中，主要工作就是完成匯總和分析數據，主要包括服務器、網絡設備和相應的管理軟件。其中，監測點GPRS數據的中轉以及相關的發送操作則是由中心服務器負責，能夠滿足采集不同監測點的數據的要求，同時，提供給需要這些數據的監測系統中去。人機界面則是能夠顯示這些經過系統處理后的數據，利用圖形或者表格形式進行展示，能夠進行相關的統計、查詢和報表功能，方便進一步使用。

2.2.3 城區監測點布置問題

現場數據的采集和傳輸工作則是通過城區監測點完成，其是由相關的通訊設備以及采集單元所組成。其中，監測點選擇城區供水管網中的典型的12個區域，并且進行數據處理RTU以及相關的采集設備在監測點上的安裝。這樣就可以對流量、水壓等多項數據進行采集，對于監測點RTU來說，能夠支持4路開關量以及8路模擬量，完全能夠實現水質在線監測的相關要求。

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，與控制中心實現通訊功能，能夠有效處理在控制中心要求下的數據請求服務，對應的監測點能夠在相應的SIM卡和ID號得到，在這種應答式的通信流程中，GPRS傳輸在監測點響應后，能夠把數據發送到控制中心站。

2.3 系統程序功能分析

這里選擇B/S結構為檢測系統的數據結構，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，非常容易進行系統擴展，能夠很好支持互聯網訪問。由于組態軟件在VPN環境運行粗壯乃一定問題，國內常見的組態軟件的WEB功能不強，這里選擇了支持WEB瀏覽的JAVA平臺，SQL Server則為采用的數據庫。endprint

經過以前的經驗總結，同時結合實際工作對于管網監測的需要，主要在本系統中設計了五個功能模塊，具體分析如下。其中，在數據應用管理模塊中，主要完成的功能包括統計、查詢、分析以及相關打印功能；在監測站臺主要管理模塊中，完成的功能主要包括編輯處理監測站點的基本信息，還有涉及到相關的參數，另外，還有相關的監測站點的被動接受數據的記錄和校驗，主動召測的數據等等；在數據庫維護模塊中，主要完成連接系統數據庫等操作，還包括對于數據運行的維護，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 管網漏失率有效降低

對于城區各個區域的用水特點，調度人員利用監測系統對于不同監測點的不同時間段的數據進行匯總和對比，能夠合理有效地進行監測點水壓峰值、谷值報警的設定。因為，相鄰監測點的壓力下降，必然說明供水管網出現漏失現象，增多了出水量，這樣設定值就容易達到而引發報警，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，使得企業損失得到控制。

3.2 供水節能成為可能

在相關的合理調度下，調度人員能夠實時掌握城區各點的相關流量和水壓等參數，合理下達調度指令有了準確的依據，能夠掌握供水管網的實際運行狀態，使得用戶需求得以最大程度滿足，對于城區供水管網壓力能夠及時調節。另外，能夠實現節能降耗，使得水泵機組耗電量大幅下降。

3.3 監測站點的運行費用有所降低

對比數傳電臺傳輸，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數據傳輸以后，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，經過計算對比，站點運行費用大約能夠降低50%左右，滿足企業經濟效益的要求。

3.4 監測數據最大利用率得以體現

數據傳輸速率在利用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，這是原來數傳電臺技術的5倍左右，監測數據的循環刷新時間也相應提高到10 s/次。系統還能夠進行數據保存歸檔，定期形成監測報表，在電子地圖的幫助下，能夠進行實時顯示數據，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，系統能夠保存豐富的歷史數據庫。

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，實現城區供水管網監測系統的相關技術改造，對于管網運行工況的實時要求能夠很好滿足，一方面有助于實現更好的優質供水服務；另外一方面，還能夠保證節能降耗的要求，在不遠的將來，GPRS技術必將應用到供水企業遠程控制監控系統中各個環節。

參考文獻

[1] 江朝元，曹曉莉，甘思源.基于GSM/GPRS的城域化管網泄漏監測與定位系統[J].重慶大學學報：自然科學版，2005，28（4）.

[2] 曹曉莉，江朝元，甘思源.基于GSM/GPRS的供水管網泄漏監測與定位系統[J].儀器儀表學報，2004，25（z1）.

[3] 吳葉蘭，何向飛，葉斌.基于GPRS的供水管網無線監控管理系統[J].計算機工程與設計，2010，31（1）.endprint