基于GRPS传输方式的供水管网监测系统相关问题探讨

袁敏

摘 要：本文主要针对基于GRPS传输方式的供水管网监测系统相关问题进行探讨，在分析整个系统特点的基础上，重点对于系统总体设计以及重要模块进行详细探讨，最后还分析了实际效果分析，指出GPRS技术在供水企业远程控制监控系统中具有重要作用。

关键词：GRPS传输方式 供水管网 监测系统 总体设计

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0038-02

在供水监测系统应用方面，公司先利用相关的无线数传电台以及扩频技术，但是其在数据传输方面存在一定问题，受到城市中高层建筑等干扰源比较多，不能保证稳定地进行数据传输。经过分析，升级改造管网监测系统过程中，为了能够达到满意的传输效果，这里采用通用分组无线业务，即GPRS技术。

在利用GPRS进行数据传输的过程中，利用无线的方式，具备GPRS功能的终端与GSM基站进行通信，采用不用于电路交换式数据呼叫的方式，可以马上登陆GSM网络。在GPRS分组中，首先从几点发送到GPRS的服务支持节点，称为GGSN，可以进行相关的通信活动；分组数据的处理则是在GGSN进行，然后，就可以经过互联网以及企业内部网，通过项目表接收终端进行发送操作，反之也是这个道理[1]。

另外，升级相应的监测系统程序，为了方面与客户端的管理，这里采用B/S（Browser/Server）的数据结构。系统的可靠性和稳定性在投入使用以后能够得到很大提高。

1 系统特点分析

1.1 具有较高的传输速率和稳定性

扩频以及数传电台技术发展已经较为成熟，但是其缺点就是特别容易受到周边环境和距离的影响，造成通讯出现差错，GPRS在这方面具有比较好的性能。20多公里则是20W电台的有效通讯距离，但如果有较高建筑物出现在其过程中，则会大大缩短通讯距离，其数据传输速率还不能满足实时在线监测的要求，一般的速率仅为2.4 kpbs。GPRS则具有很快的传输速度，能够达到171.2 kbps；在相关的实时在线监测的要求下，可以通过安置多个监测点来实现，能够满足传输突发性数据的要求[2～3]。

1.2 监测点后期维护费用较低，组网方式简单

传输天线的架设在采用GPRS技术的监测站就可以省略，这样的好处就是，一方面有效避免了可能受到雷击而造成的设备损坏；另外一方面，则能够有效降低站点建设的施工难度。已经付给移动公司相关的网络覆盖和维护的费用，采用按流量包月的GPRS计费方式，这样，总体来说，具有比较低的运行维护费用。

1.3 用户端程序方便操作

利用B/S结构来设计监测系统，具有方便操作的特点。这样，在客户端通过浏览器就可以登录并进行使用，不用特意安装程序，方便技术人员进行维护和管理，界面功能简单易于操作。并且相应的程序结构能够给未来扩展功能预留，方便以后系统升级处理。

2 系统总体设计探讨

2.1 系统的分析

为了能够更好掌握城区供水管网工况的相关变化，利用GPRS方式进行相关的数据传输，满足城区管网监测点采集到的数据的实时传输要求，在集团中心能够对于各项数据进行汇总，并及时进行相关的处理，满足水厂机组的合理调度的相关功能，并且能够保证供水管网的科学有效的运行和维护，确保合理的规划和设计。

2.2 系统的网络结构

在系统的网络结构中，主要有三个部分在管网监测系统中，分别是数据共享部门、控制中心主站和城区监测点。

2.2.1 数据共享发布

在数据共享发布模块中，主要有客户端和网络设备构成，主要功能则是相关的检测系统数据共享的发布过程。完成对于相关需要接受部门的数据发送，包括供水客服、水厂运行、供水调度以及分管经理等，远距离的客户端则是通过VPN（企业内部专线）进行数据传输，近距离的客户端则是通过交换机进行连接。在各自设定的权限下，每个客户端通过浏览器可以登录服务器进行操作。

2.2.2 控制中心站

在系统的控制中心站中，主要工作就是完成汇总和分析数据，主要包括服务器、网络设备和相应的管理软件。其中，监测点GPRS数据的中转以及相关的发送操作则是由中心服务器负责，能够满足采集不同监测点的数据的要求，同时，提供给需要这些数据的监测系统中去。人机界面则是能够显示这些经过系统处理后的数据，利用图形或者表格形式进行展示，能够进行相关的统计、查询和报表功能，方便进一步使用。

2.2.3 城区监测点布置问题

现场数据的采集和传输工作则是通过城区监测点完成，其是由相关的通讯设备以及采集单元所组成。其中，监测点选择城区供水管网中的典型的12个区域，并且进行数据处理RTU以及相关的采集设备在监测点上的安装。这样就可以对流量、水压等多项数据进行采集，对于监测点RTU来说，能够支持4路开关量以及8路模拟量，完全能够实现水质在线监测的相关要求。

对于RTU集成的通讯模块来说，具有GPRS功能，能够根据模块内部设定好的IP地址，进行控制中心主站的主动访问，并且进行相关的TCP/IP链路的连接，与控制中心实现通讯功能，能够有效处理在控制中心要求下的数据请求服务，对应的监测点能够在相应的SIM卡和ID号得到，在这种应答式的通信流程中，GPRS传输在监测点响应后，能够把数据发送到控制中心站。

2.3 系统程序功能分析

这里选择B/S结构为检测系统的数据结构，方便用户管理。在这种结构下，相关任何程序不用安装，只要通过浏览器，系统管理员进行用户名和密码的分配，在一定权限下的用户就能访问并操作。另外，非常容易进行系统扩展，能够很好支持互联网访问。由于组态软件在VPN环境运行粗壮乃一定问题，国内常见的组态软件的WEB功能不强，这里选择了支持WEB浏览的JAVA平台，SQL Server则为采用的数据库。endprint

经过以前的经验总结，同时结合实际工作对于管网监测的需要，主要在本系统中设计了五个功能模块，具体分析如下。其中，在数据应用管理模块中，主要完成的功能包括统计、查询、分析以及相关打印功能；在监测站台主要管理模块中，完成的功能主要包括编辑处理监测站点的基本信息，还有涉及到相关的参数，另外，还有相关的监测站点的被动接受数据的记录和校验，主动召测的数据等等；在数据库维护模块中，主要完成连接系统数据库等操作，还包括对于数据运行的维护，以及备份等；在辅助管理模块中，主要完成的功能则包括网络结构设置、操作人员权限分配等工作；

3 实际效果分析

3.1 管网漏失率有效降低

对于城区各个区域的用水特点，调度人员利用监测系统对于不同监测点的不同时间段的数据进行汇总和对比，能够合理有效地进行监测点水压峰值、谷值报警的设定。因为，相邻监测点的压力下降，必然说明供水管网出现漏失现象，增多了出水量，这样设定值就容易达到而引发报警，相应的漏失位置能够被维修人员迅速找到，维修时间大大减少，使得企业损失得到控制。

3.2 供水节能成为可能

在相关的合理调度下，调度人员能够实时掌握城区各点的相关流量和水压等参数，合理下达调度指令有了准确的依据，能够掌握供水管网的实际运行状态，使得用户需求得以最大程度满足，对于城区供水管网压力能够及时调节。另外，能够实现节能降耗，使得水泵机组耗电量大幅下降。

3.3 监测站点的运行费用有所降低

对比数传电台传输，由于具有较高的频段占用费，再加上相关的传输天线的架设，更换雷击部件的维护费用等，费用比较高。使用GPRS数据传输以后，包月收费能够大大降低通讯费用，在加上相关的电费以及少量的设备维护费，经过计算对比，站点运行费用大约能够降低50%左右，满足企业经济效益的要求。

3.4 监测数据最大利用率得以体现

数据传输速率在利用GPRS传输技术以后能够得以大幅度提高，能达到传输速率为103 kbps，这是原来数传电台技术的5倍左右，监测数据的循环刷新时间也相应提高到10 s/次。系统还能够进行数据保存归档，定期形成监测报表，在电子地图的帮助下，能够进行实时显示数据，绘制实时曲线。另外，为了更好服务于制定的调度计划以及相应的应急预案，系统能够保存丰富的历史数据库。

4 结语

在利用GPRS传输技术具有的比较高的可靠性和实时性的特点基础上，实现城区供水管网监测系统的相关技术改造，对于管网运行工况的实时要求能够很好满足，一方面有助于实现更好的优质供水服务；另外一方面，还能够保证节能降耗的要求，在不远的将来，GPRS技术必将应用到供水企业远程控制监控系统中各个环节。

参考文献

[1] 江朝元，曹晓莉，甘思源.基于GSM/GPRS的城域化管网泄漏监测与定位系统[J].重庆大学学报：自然科学版，2005，28（4）.

[2] 曹晓莉，江朝元，甘思源.基于GSM/GPRS的供水管网泄漏监测与定位系统[J].仪器仪表学报，2004，25（z1）.

[3] 吴叶兰，何向飞，叶斌.基于GPRS的供水管网无线监控管理系统[J].计算机工程与设计，2010，31（1）.endprint