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时间: 2006-6-22 11:36

作者: bszjl 标题: [分享]CDMA/GSM/GPRS无线数据传输的应用方案大奉送

GPRS城市供水调度监控系统应用方案

一、项目背景
城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。　
城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。
城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。
目前，自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。
在城市供水调度监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高，总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。
二、方案选择
经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度监控系统，实现管网监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。
GPRS无线监控系统具备如下特点：
1、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，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；
3、建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。
4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。
1、覆盖范围广。构建供水调度监控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，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
由于管网监控点数量众多，分布在全市范围内，部分管网监控点位于偏僻地区，而且地理位置分散。采用超短波通讯方式，覆盖范围只有30多公里；而采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。
2、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。
3、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，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、通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低，月通信费用将在200元之内。三、解决方案介绍
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，监控中心计算机主机配置固定的IP地址，各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。
（一）系统组成
1、管网监控点：
管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。
2、监控中心：
服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。
监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。

3、GPRS/GSM移动数据传输网络：
现场监控点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。
（二）系统方案
各监控点使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与监控中心相连。
各污染源数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡，同时监控中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行监控系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。
凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：
1、管网监控点必须使用移动统一的STK卡，用户使用本卡只能用于与监控中心数据通信功能。
2、终端设备使用厦门宇能科技有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。
3、用户登记：符合自来水公司的规定。
（三）产品特性
系统采用YN2010 系列GPRS无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达171Kbps，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。
1、支持900／1800／1900MHz三频GSM/GPRS。
2、接口： RS232、RS485、TTL。
3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。
4、支持Windows95/98/2000/XP/LINUX操作系统。
5、透明数据传输：YN2010EP-DTU内嵌TCP/IP协议，为用户的数据设备提供透明传输通道；
6、自动拨号连接：YN2010EP-DTU可配置上电自动拨号上网、连接网络，同时支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接；
7、短信息备用数据通道：在GPRS网络无法连接时可启用短信作为备用数据传输通道；
8、短信息远程维护功能；
9、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能；
10、提供主副IP及动态域名解析；
11、心跳报告时间间隔用户可设定；
12、数据通信帧长度用户可设定；
13、支持VPN安全功能。
14、安装灵活、使用方便、可靠。
（四）安全措施
由于供水调度监控系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。
数据中心可通过公网使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，要经过Ｒａｄｉｕｓ服务器的认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。
另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。
对于安全性要求非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。
1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。
2、利用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
3、对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
4、数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。
5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。
四、结论
采用GPRS构建供水调度监控系统系统，目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.03元/kbyte，而包月制20元/月有1024 k流量，可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当管网监控点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于供水调度监控工作的特点，能很好地满足供水调监控的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。

时间: 2006-6-22 11:42

作者: bszjl

基于GPRS的电力无线抄表系统解决方案

GPRS网络的工业化应用解决了电力系统对智能抄表控制系统的通信需求，相比于传统的专用网络，其覆盖性和成本更加适合于工业应用
系统方案概述：
系统的方案设计考虑到电表和抄表服务器端（数据服务器）的数据通讯要求，电表和抄表服务器端采用有限透明传输模式，即LR100智能控制模块对数据进行有限过滤和分析处理，避免冗余和分辨出指令信息。通讯方式采用通过SIMCOM SIM100模块建立通过移动通信网关的无线通信链路，可以进行基于TCP/IP和UDP/IP数据传输。基于LR100的容错机制和GSM备用通道模式，弥补了由于GPRS网络的不稳定性带来的影响。
硬件实现：

整体硬件框图
LR100模块：实现对数据的有限透明传输和电表的智能控制，模块接收服务器端通过数据传输模块到达的数据，经过分析，查询指令经RS485接口传输给电表，控制指令通过控制I/O对电表智能控制。电表接收到查询命令后，反馈回相关信息，信息到达数据处理模块后，模块按事先配置的参数进行处理，需要回送到服务器的数据经数据传输模块传输，并根据电表反馈进行智能控制和报警处理。
模块的3个串口分配：
串口1          提供参数配置，通过对PC机上的配置软件进行通信对系统的参数进行配置。主要是对抄表服务器端的IP地址、端口号、通讯协议（TCP/UDP）等进行设置，以提供LR100系统软件初始化时的参数。
串口2          提供对SIMCOM SIM100 GPRS模块的通信，通过标准的AT指令和扩展指令与模块进行通信，模块的硬件接口通过与LR100扩展电路板连接。这样实现了对SIMCOM SIM100 GPRS模块的数据（基于短信或GPRS）传输和接收。
串口3          提供选择进行RS232/485通信，主要实现了对电表的数据通信，实现终端的数据响应。
GPIO             LR100提供的GPIO来实现对电表的智能控制，通过中间电路控制实现电表的报警和断电等智能处理。由于GPIO的端口充裕和简洁的程序控制实现使后续扩展更方便。
SIMCOM SIM100 GPRS模块：
         SIMCOM SIM100是SIMCOM ITM100的改进模块，更小巧的尺寸和更优的性价比是我们区别于其他模块选型的关键，其-35—75℃的工业应用范围内满足我们方案的要求，加上适当的工艺处理，可以适用于几乎所有工业环境。
软件实现：
主要软件逻辑集中在LR100的模块中，程序和系统储存在其提供的片外FLASH内。由于其考虑可靠性和缩短程序开发的周期性而采用武汉兰瑞公司提供的二次开发平台（包括DOS的操作系统和基于BC3.1的开发和远端源码级调试环境），使方案的实施周期得到了有效缩短。
软件模块：
数据接收发送：该部分是整个软件的数据传输实现部分，其实现数据从电表终端到LR100处理的通讯，也实现LR100逻辑通过SIM100与抄表服务器的无线数据通讯。由于可靠性的需要我们采用TCP/IP方式和服务器端建立链路，并用短信模式进行通道补充，在连接中采取多可靠和错误处理机制来确保无线通信链路的通畅。错误处理机制包括：对SIM100模块复位、对整个系统进行软复位、短信错误报警和短信错误修正。
数据分析模块：数据分析模块是有限透明处理的中心逻辑，负责对收发数据进行判断。判断内容包括：服务器下达指令的分类－分为对电表的通用指令和智能操作的操作指令；电表上传服务器数据的分析—包括对数据情况的判别（是否需要进行智能控制）和数据的上行到服务器的处理；对短信指令的分类处理—分辨出配置指令和操作指令并进行相对应的处理。
数据智能控制：通过LR100的GPIO接口对电表进行控制，包括报警、断电等控制处理以及其他扩展处理。
参数配置处理：通过COM1和PC机连接，使用PC机上的配置软件对所需参数进行配置，包括：服务器端的IP地址、端口号、传输协议、打包数据长度、时延等。通过接收到的短信配置命令对参数进行配置，该模式适合于远距离作业时候的配置和处理。

软件实现逻辑
数据分析：数据分析模块是基于数据库系统的一个TCP/UDP SERVER端，可以响应多个客户端的连接请求，并对TCP/UDP数据包进行接收、存储和分析，建立终端对应的数据分析、记录数据库，并提供数据分析和数据记录查询功能。

抄表服务器模块
小结：该方案作为一种可靠且性价比较优的开发方案，既能缩短开发周期，又能有效降低技术门槛，使电力抄表自动化的实现更加便捷。

时间: 2006-6-22 11:43

作者: bszjl

GSM/GPRS智能路灯监控应用方案

一、概述
随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。
照明自动监控与管理系统能够灵活开/关灯，随时了解运行参数，及时发现故障，将传统的人工“巡灯”制度改为“值班”制度，极大地提高照明系统的管理效率。系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并能随时进行查询和打印，极大地提高管理水平，同时还能通过全夜灯、半夜灯和智能调压等手段，降低能耗，提高设备使用寿命，获得良好的经济效益。
　　本系统是由厦门宇能科技有限公司自行开发研制的GSM/GPRS无线透明传输终端与路灯智能监控器和管理系统，采用先进的计算机通信技术和数字信号处理(DSP)技术，通过交流采样的方法，完成现场的电流、电压以及功率、功率因素等参数的采样、运算、存储、显示，并根据预置参数或调度端的命令自行完成数据的传送，并实现对路灯、景观灯的远程监控，从而实时掌握照明系统运行状况，快速发现路灯故障、盗窃等并能主动报警，确保照明系统的可靠运行，提高路灯运行质量。
二、系统框图

三、路灯监控系统
　　
　　该系统是将基于厦门宇能科技有限公司GSM/GPRS的无线DDN应用，为城市路灯监控中心提供随时掌握路灯的工作状态和故障情况，并可随心所欲的打开或关闭路灯的功能。
路灯监控系统主要是在线路终端配置了GSM/GPRS传输模块，根据实际情况的不同，GPRS模块的安装位置不同。
方案一、是一个GSM/GPRS通信模块通过低压电力线管理连接在统一配电变压器网络内的多个监控器，从而实现一个GSM/GPRS通信模块负责多个路灯或照明设备的监控和管理数据的传输；
方案二、是每个路灯都装有一个监控器和GSM/GPRS模块，可以做到监控与管理每一个路灯。通过监控器，系统能自动监测到跳闸、断路、电压异常、供电故障、开关灯控制异常等突发事件，并通过GSM/GPRS通信模块及时将告警数据上传到监控中心，以供监控中心值班人员及时了解情况，做出处理。
　　
　　对于路灯管理部门来说，基于无线DDN（GSM/GPRS承载方式）的路灯监控系统只需在原有路灯线路上增加GSM/GPRS模块（由GSM/GPRS模块将路灯的实时信息发送给监控中心，并接受来自监控中心发来的调度指令）；并且在监控中心增加GSM/GPRS接口功能同时以专线方式将监控中心与GSM/GPRS核心网连接即可。该系统主要特点如下：
　　
　　A、经济性：建设成本少，路灯监控中心与路灯之间是通过GSM/GPRS网络进行连接，可以大大节省布线的成本，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低，易于规划。
　　
　　B、实时性：由于GSM以短消息方式与GPRS具有永远在线的特点，能够实时的将路灯的变化信息传送给监控中心，便于工作人员及时监控路灯的状态并进行调度安排。
　　
　　C、灵活性：由于减少了固定的传输线路，路灯的位置设定比较灵活；另一方面由于GSM/GPRS传输模块的安装位置的不同，GSM/GPRS模块可以负责单个、几个或者一路路灯的数据传输，统筹安排比较灵活。
四、使用该系统的优点或优势
　　1、提高亮灯率
　　系统投运后可以随时发现路灯运行中出现的问题，随时处理，提高亮灯率。
　　2、节约能源，减少电费支出
　　在系统投入使用后，可在深夜行人稀少和交通量减少的情况下，执行“隔一亮一”或“隔二亮一”的照明方式，既给夜间出行的行人带来主便又能节约大量的电费支出。在实现单控后，由于隔盏关灯进行控制一般是通过敷设双线电缆实现的，现在最少还能节约50%的电缆成本及其施工费用。这对现有系统的改造十分方便，无须敷设额外线缆。
　3、延长灯具寿命
　　采用路灯智能控制终端智能调压方式节能运行后，可保持每盏灯电压相对稳定，尤其是在后半夜电压升高的情况下。据测试，正常电压（220V）情况下，钠灯电压为100V，电压升高后（230V-240V），钠灯电压可升至120V-150V；正常电压环境下降压节能运行后，钠灯电压一般为85V，电压升高环境下，钠灯电压可保持在100V左右。从理论和实际使用环境，采用调压控制节能可以延长路灯使用寿命。因此，调节电压方式具有双重节能的效果。
　4、节约人力、物力，提高管理水平
　　由于可实时监控每盏路灯、每个路段及亮化工程点工作状态，计算机可以及时对故障进行汇总，写入数据库，以便次日进行维修；利用动态实时模拟显示屏，监视全市路灯，值班员在中央控制室就可以概览路灯现场运行情况，从而减少巡灯的维护成本和减轻巡检人员工作强度，大大提高工作效率。另外，在恶劣天气时，根据各路灯控制智能终端采集的数据情况加以分析，采取相应紧急措施，避免重大交通事故的发生。

时间: 2006-6-22 11:49

作者: bszjl

可惜图片都弄不上,有需要的话留个邮箱,俺打包给你们发.

时间: 2006-6-30 14:07

作者: lxtx1006

太长了

时间: 2006-6-30 16:17

作者: pusongling

顶！！！！！
谢谢楼主的无私奉献！！

时间: 2006-8-10 16:05

作者: sohogao

有一定的参考价值。

时间: 2011-4-11 16:33

作者: 奇奇爱学习

好贴！顶！

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