基于GPRS通信灌区信息采集解决方案

基于GPRS通信灌区信息采集解决方案

前言
水利行业作为一个信息密集行业，对信息的依赖程度越来越高，绝对不可能独立于信息化浪潮之外。汪恕诚部长在全国水利科技工作会议上讲到水资源优化配置时指出，对现代化水利，用手工方式是根本不可能实现。它只能也必须采用现代化的手段，应用信息技术、计算机技术、人工智能等技术，建立水资源实时监控管理系统，实现水资源管理的信息化，才能解决这样复杂的资源配置问题。从工程水利向资源水利转变，从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变；从过去重点对水资源的开发、利用和治理，转变为在水资源的开发、利用和治理的同时，更为注重对水资源的配置、节约和保护；从过去对水质、水量、水能的分别管理转变为对水资源的统一配置、统一调度、统一管理，在这个历史转变过程中，水利信息化是实现上述转变的重要技术基础和前提，通过现代化的管理手段，实现水资源的合理配置，这也是水利现代化的重要标志。
GPRS组网方案
本次建设的蒙开个灌区采集系统由9个水位采集站和开远灌区管理分局组成。分布在灌区各渠道的现地采集站通过GPRS网络与管理分局进行信息传输，把采集站测的水位、流量等数据传输到管理分局，进行数据接收、处理、存储等。
通信前端现地采集站控制机理如下：

基与GPRS组建的网络，接入方式有三种，即专线接入方式、公网接入方式和无线接入方式，本设计方案兼容原来的采集系统，依然采用原有的GPRS MODEM接入方式。接入示意图如下：

GPRS通讯方式采用申请专用VPN，移动运营商分配给数据中心Modem网内固定IP地址；数据中心通过无线GPRS Modem与遥测站实现多点对中心数据通信，远地遥测站根据配置的数据中心网内IP地址与数据中心建立数据通道。利用中国移动提供VPN业务，为用户组建基于GPRS的虚拟专有数据网络，通过分配一个固定IP地址网段，这些地址只能在该用户的VPN内部之间通信，不能与其他用户的VPN节点通信，也不能与通过Internet接入的用户节点通信。
移动公司可为每一台GPRS DTU的SIM卡分配固定IP地址，数据中心根据每台DTU的ID号或IP地址进行通讯。也可不必为每一台DTU分配固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，在指定网段内动态获得IP地址，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯。
用户的数据监控中心经无线GPRS Modem连接至移动公司GGSN服务器。这种接入方法的特点：
（1）数据在自己的VPN专网内进行通讯，外界的终端或节点不能进入，数据安全性好。
（2）数据在自己的VPN专网内进行通讯，也保证了数据传输的实时性。
（3）接入成本仅为DDN专线接入的三分之一。费用降低，使用带宽在40—80K之间，通讯性能完全满足灌区水情报文数据传输要求。
（4）数据传输量大。进行远程下载数据时，一次最大传输数据量可以是测站RTU存储的半年数据。
（5）中心接入点或遥测站均可绑定内网固定IP，偶尔掉线可以控制再自动上线，不会丢失地址。
在条件许可的情况下，移动还提供中心端专线（光纤）接入的方案，中心端带宽更宽，可达2M，中心端IP也是固定的，数据也是在VPN专网内传输，适合大批量数据传输业务。

GPRS通信流程

由GPRS无线网络将遥测站的数据传送到管理中心后，首先经过防火墙，由通信服务程序进行检错、数据格式归一化处理，再以TCP/IP方式发送给数据库服务器，由入库软件程序进行数据解析、标记、合成等处理后，将数据写入相应的数据库。勇WEB服务软件从数据库种读取遥测数据，通过网页的方式，以图形化的界面显示实时遥测数据及统计统计分析报表等。
管理中心数据流程：

采集点与管理分局之间的网络设计，在2003年信息化建设一期工程实施中，已建的4个信息采集站采用GPRS通信组网方式建立了与中心站的数据传输网络，在2004年实施方案确定的监测站点，也是采用GPRS组网。由于本次新建站点其通信条件相近，为了使新建的站点的信息采集系统与已建的站点和数据中心的通信方式完全兼容，本次设计的9个信息采集点仍采用GPRS通信组网方式。开远灌区信息化试点工程系统整体框架为三级网络结构，相对应于蒙开个管理中心、开远灌区管理分局和现地采集站三个级别。网络结构比较单一，主要建设任务是实现9个水位监测站通过GPRS网络与开远管理分局的数据传输。
系统网络拓扑图如下：

系统总体框架

解决方案设计优点：
覆盖范围广；
不受距离与地形限制；
使用费率低；
设备功耗低、维护简单，扩展方便；
速度高；
技术成熟，设备兼容性好，设备选择余地大。