KL-W7000在城市供水無線調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

［編輯簡介］：城市供水調(diào)度監(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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集終端（RTU或PLC）可監(jiān)視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數(shù)據(jù)，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(zhì)量，滿足日益增產(chǎn)的用水量的需求。
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［關鍵詞］：KL-7000 系列GPRS數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)采集器、流量變送器、液位傳感器

一、 項目概述
    城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)可以對遠程現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)管道壓力、水流量的數(shù)據(jù)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(shù)。各水源監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集終端可自動采集管道壓力、水流量的實時數(shù)據(jù)與開關狀態(tài)等數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)阶詠硭镜谋O(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過對傳輸回的數(shù)據(jù)進行分析，可找到出故障的地點，從而當一個遠端出現(xiàn)故障時，能在zui短的時間內(nèi)解決問題，恢復供水，提高了整體的服務水平，從而實現(xiàn)了城市供水的信息化、現(xiàn)代化。

  在城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中，由于各管網(wǎng)監(jiān)控點分布范圍廣、數(shù)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，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；相比之下，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。在通信網(wǎng)絡選取上，選擇中國移動的GPRS系統(tǒng)作為城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺。目前，GSM網(wǎng)絡經(jīng)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(wǎng)絡，特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)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(gòu)建自來水供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)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。

  二、方案特點
  系統(tǒng)方案不但具備GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)所有基本特點外，還大幅度的減小了中間件的拼接，將一次儀表直接向移動通信過渡，降低中間環(huán)節(jié)的故障率，簡化應用。同時提供第三方數(shù)據(jù)服務業(yè)務，真正突破地域限制，實現(xiàn)任意點自由接入訪問。與傳統(tǒng)GPRS應用的比對：   
  減少中間環(huán)節(jié)，使用方便快捷，降低工程應用成本。
  
 

   圖1傳統(tǒng)遠程監(jiān)控:“采集器”+“協(xié)議轉(zhuǎn)換器”+“鏈路調(diào)度硬件,拼接方式應用成本高多種軟件流程調(diào)度麻煩.
  圖2“KL-W7000”方式:從現(xiàn)場采集層直達監(jiān)控應用層,封裝了采集到鏈路的整套工作流程和調(diào)度機制;接上電源線就可完成全套工作.工程應用成本低,使用方便.支持1路或2路上位軟件同時監(jiān)控訪問同一臺KL-W7000設備，也可應用于無上位軟件的民用監(jiān)控系統(tǒng)，由短信方式發(fā)出報警提示信號。

   三、解決方案介紹
      由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡，監(jiān)控中心計算機主機需要配置固定的IP地址，各個端站的GPRS模塊和該主機進行通信。如果用戶方對提供固定IP存在困難，可使用我公司提供第三方數(shù)據(jù)服務業(yè)務，免去自已申請IP的麻煩。
      （一）系統(tǒng)組成
      1、管網(wǎng)監(jiān)控點：
      管網(wǎng)監(jiān)控點：各監(jiān)控點通過傳感器采集如壓力、流量等數(shù)據(jù)，，通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡。
      2、監(jiān)控中心：
      服務器申請配置固定IP地址，采用DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡相連。如果用戶申請專線有困難，可使用我公司提供的數(shù)據(jù)服務業(yè)務，監(jiān)控中心主機訪問GPRS網(wǎng)絡或是我公司提供的數(shù)據(jù)服務業(yè)務傳來的數(shù)據(jù)后，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理。如圖：
  
 

   （二）產(chǎn)品特性 
      系統(tǒng)采用KL-7000 系列GPRS無線透明數(shù)據(jù)采集/控制/傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡，具有高性能、高可靠及抗*力強等特點，提供標準232數(shù)據(jù)透傳接口直接與計算機、RTU、PLC、GPS接收機、數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達171Kbps，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
      1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。
      2、接口： RS232、RS485、RS422。
      3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實際傳輸速率40Kbps。 
      4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系統(tǒng)。
      5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換。 
      6、支持VPN安全功能。 
      7、安裝靈活、使用方便、可靠。 
      （三）安全措施 
      由于供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要*的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。
      數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，采用VPN方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應用服務器前，要經(jīng)過Ｒａｄｉｕｓ服務器的認證整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡服務質(zhì)量。
      另外，數(shù)據(jù)中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。
      對于安全性要求非常高的系統(tǒng)，可考慮在APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高系統(tǒng)的安全性。
      1、VPN虛擬專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術，用戶通過接入企業(yè)內(nèi)部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進行隔離，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。
      2、利用SIM卡的*性，對用戶SIM卡進行鑒別*，在網(wǎng)絡側(cè)對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于行業(yè)的SIM卡才能訪問APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。
      3、對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。
      4、數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護。
      5、網(wǎng)絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網(wǎng)絡鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。
      四、結(jié)論
      采用GPRS構(gòu)建供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，對于用戶來說，由于通信費用較低，享受到了實惠。另外，由于接入設備可以移動，當管網(wǎng)監(jiān)控點搬遷時設備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護用戶原有投資，適合于供水調(diào)度監(jiān)控工作的特點，能很好地滿足供水調(diào)監(jiān)控的需求，而且，做為網(wǎng)絡運營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務穩(wěn)定的集團用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調(diào)動了運營商的積極性，符合網(wǎng)絡建設和網(wǎng)絡應用同步發(fā)展的要求。