GPRS在城市供水管网远程测控调度系统中的应用

摘要：介绍GPRS在城市供水管网远程测控调度系统及小区泵站运行监测系统中的应用以及GPRS模块的性能。随着GPRS网络技术的不断发展和日臻完善，无线远程测控已成为发展的必然趋势，其应用领域极为广阔。解决了有线数据传输方式的线路维护工作量大，投资成本高的问题。
关键词：GPRS；网络；远程终端单元；供水管网；调度中心

0 引言
    本系统主要完成能源数据的实时采集，上报的功能。企业能源管理所需的各种重要状态数据都要依赖可靠的数据采集终端完成。采集系统主要由无线GPRS远程终端单元(RTU)及各种不同类型计量仪表、仪器几个部分组成。远程终端单元RTU与现场设备的开关量、模拟量信号相连，进行数据采集、处理、存储并通过GPRS网络与调度中心、监控分中心通信，向上位机传送数据，接收并执行上位机的命令。
    系统组成结构及功能：
    本系统由供水管网远程测控调度系统和小区泵站运行监测系统两个子系统组成。

l 供水管网远程测控调度系统结构
    如图1所示供水管网远程测控调度系统由现场仪表、远程终端单元(RTU)、无线GPRS网络、调度中心、监控分中心几个部分组成。

1．1 远程终端单元(RTU)
    远程终端单元RTU分散的分布在供水管网的遥测点上，主要由GPRS智能模块、电源、天线、PLC的CPU及各种I／0模板及后备电池、机箱等几部分组成。远程终端单元RTU与现场设备的开关量、模拟量信号相连，进行数据采集、处理、存储并通过GPRS网络与调度中心、监控分中心通信，向上位机传送数据，接收并执行上位机的命令。
    远程终端单元RTU具体功能如下：
    (1)提供多路4～20mA模拟输入、开关量输入、开关量输出，无需监控中心控制，可自行进行测量，并保存累积数据系统；
    (2)具有实时时钟功能(可通过监控中心设定校准)，采集到的数据以时间为顺序，以5(可调)分钟／每次的密度，能在RTU端存储一天的历史数据，程序、参数、历史数据具有掉电保护功能；

    (3)定时上报：把从仪表采集到的数据，以定时(整5分钟报一次)方式上报；
    (4)实现数据点播：可以响应各监控中心发出的查询请求，将实时时刻或历史时刻的数据发给监控中心，数据可发给多个监控中心；
    (5)输入信号损坏时发出报警信息；
    (6)当系统上电复位，或系统运行、通信发生异常死机复位(看门狗复位)时，系统根据复位类型不同进行复位处理，保证系统正常工作；
    (7)可为一次仪表(两线制，三线制)提供24V电源，具有一次表供电功能。
    GPRS模块：其核心使用SIMEMS MC35无线模块，内嵌TCP／IP协议，支持900／1800MHz系统，提供RS-232接口，支持各种非TCP／IP终端设备数据的透明传输，可上电即自动拨号上网，一直在线，掉线可自动重拨。调度中心设一主一备两个GPRS模块(即有一主一备两个IP地址)，平时RTU端的GPRS模块只与调度中心主GPRS模块(主IP地址)联系，当主IP地址联系不上时，RTU端的GPRS模块能自动与备用IP地址联系，切换到备用系统进行工作，当主IP地址系统恢复正常，关闭备用IP地址系统时，能恢复到主IP地址系统进行工作。
1．2 无线GPRS网络
    根据客户内部网对网络安全的特殊要求，决定采用中国移动GPRS网络的专用APN形式入网，每个SIM卡绑定固定内部IP，拥有独立上网APN名，其特点如下：
    网内分配专用的APN名，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN，也限制网外SIM卡使用专网APN。
1．3 调度中心
    如图3所示，调度中心由两套PC及GPRS模块组成双机备份系统，两台PC，主用机选用服务器，备用机使用工控机。设置于公司调度中心，通过网络与公司内部网连接，调度中心PC驱动(IPRS通信模块向RTU下发配置信息、控制信息，及接收下位机上报的数据及告警信息，同时对采集的数据进行管理，提供查询、统计、报表等功能。

    调度中心的具体功能如下：
    (1)能够给RTU下发组态信息、控制命令，能够校准RTU的时钟；
    (2)RTU发送来的数据自动进入数据库，数据库具备一定的安全措施；
    (3)处理RTU的报警信息；
    (4)数据遥测功能：定时巡测、手动巡测、随机抽测、分组召测；
    (5)遥控功能：控制RTU开关量输出点的开、关状态、遥信开关状态；
    (6)参数状态管理功能：设置修改各测量数据上、下限值，通讯参数；
    (7)在线组态功能：新增RTU数据采集点等参数通过组态定义即可完成；
    (8)数据库管理功能：对测得的数据建库，对数据进行处理，查询历史数据，报表打印；
    (9)具有数据显示功能：能显示测量的各种数据、遥信开关状态、各种系统图形等；
    (10)具有图形功能，模拟显示管网图、水厂工艺流程图等；
    (11)抢修修理、停水、管网冲洗等数据录入及统计；
    (12)数据共享功能：应提供一个WEB站点，该WEB站点使公司宽带内部网的任意一台工作站只通过WEB浏览器就可以登陆查看所有监控点的实时数据和存储的任何时间段的历史数据。WEB站点通过用户身份认证授权方式控制该用户可访问那些监控点的实时监控数据和存储的任何时间段的历史数据。调度中心系统管理员能增加、删除可访问用户，并对用户进行不同权限的授权。该WEB站点应能通过超链接方式联入公司统一平台；
    (13)具备一开放的实时数据库，DLP大屏控制器软件能够读取各监测点的实时数据。
1．4 监控分中心
    监控分中心设置于各区域水厂功能与调度中心类似，其PC使用工控机，主要与各自区域的遥测点RTU联系。

2 小区泵站运行监测系统结构
    如图4所示小区泵站运行监测系统由泵站监控中心、无线GPRS网络、泵站终端几个部分组成。

    (1)泵站终端设置于各小区加压泵站，由工控机(包括板卡)控制加压泵站进行自动供水，其控制程序由组态王编写，设备现已运行。
    主要功能是加入GPRS模块，编写与GPRS的通信程序，实现与泵站监控中心的联网要求。
    (2)泵站监控中心
    如图5，由PC及GPRS模块组成系统，其PC使用工控机。设置于泵站监控中心，通过网络与公司内部网连接，泵站监控中心PC驱动GPRS通信模块向泵站终端下发控制信息，及接收下位机上报的数据及告警信息，同时对采集的数据进行管理，提供查询、统计、报表打印等功能；数据为泵站设备上的电压、电流、电度、压力、流量、液位、机组开停机状况，能完成流量和电度积算。

3 结论
    综上所述，GPRS在城市供水管网远程测控调度系统及小区泵站运行监测系统中的应用具有先进、实用、安全、可靠、扩充性，使得它必将在无线远程测控行业越来越广泛地推广应用，为远程测控行业的发展做出更大的贡献。