基于GPRS通信灌區信息采集解決方案

基于GPRS通信灌區信息采集解決方案

前言
水利行業作為一個信息密集行業，對信息的依賴程度越來越高，絕對不可能獨立于信息化浪潮之外。汪恕誠部長在全國水利科技工作會議上講到水資源優化配置時指出，對現代化水利，用手工方式是根本不可能實現。它只能也必須采用現代化的手段，應用信息技術、計算機技術、人工智能等技術，建立水資源實時監控管理系統，實現水資源管理的信息化，才能解決這樣復雜的資源配置問題。從工程水利向資源水利轉變，從傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變；從過去重點對水資源的開發、利用和治理，轉變為在水資源的開發、利用和治理的同時，更為注重對水資源的配置、節約和保護；從過去對水質、水量、水能的分別管理轉變為對水資源的統一配置、統一調度、統一管理，在這個歷史轉變過程中，水利信息化是實現上述轉變的重要技術基礎和前提，通過現代化的管理手段，實現水資源的合理配置，這也是水利現代化的重要標志。
GPRS組網方案
本次建設的蒙開個灌區采集系統由9個水位采集站和開遠灌區管理分局組成。分布在灌區各渠道的現地采集站通過GPRS網絡與管理分局進行信息傳輸，把采集站測的水位、流量等數據傳輸到管理分局，進行數據接收、處理、存儲等。
通信前端現地采集站控制機理如下：

基與GPRS組建的網絡，接入方式有三種，即專線接入方式、公網接入方式和無線接入方式，本設計方案兼容原來的采集系統，依然采用原有的GPRS MODEM接入方式。接入示意圖如下：

GPRS通訊方式采用申請專用VPN，移動運營商分配給數據中心Modem網內固定IP地址；數據中心通過無線GPRS Modem與遙測站實現多點對中心數據通信，遠地遙測站根據配置的數據中心網內IP地址與數據中心建立數據通道。利用中國移動提供VPN業務，為用戶組建基于GPRS的虛擬專有數據網絡，通過分配一個固定IP地址網段，這些地址只能在該用戶的VPN內部之間通信，不能與其他用戶的VPN節點通信，也不能與通過Internet接入的用戶節點通信。
移動公司可為每一臺GPRS DTU的SIM卡分配固定IP地址，數據中心根據每臺DTU的ID號或IP地址進行通訊。也可不必為每一臺DTU分配固定IP地址，DTU連接GPRS網絡后，在指定網段內動態獲得IP地址，這種情況下，數據中心根據每臺DTU的ID號進行注冊和通訊。
用戶的數據監控中心經無線GPRS Modem連接至移動公司GGSN服務器。這種接入方法的特點：
（1）數據在自己的VPN專網內進行通訊，外界的終端或節點不能進入，數據安全性好。
（2）數據在自己的VPN專網內進行通訊，也保證了數據傳輸的實時性。
（3）接入成本僅為DDN專線接入的三分之一。費用降低，使用帶寬在40—80K之間，通訊性能完全滿足灌區水情報文數據傳輸要求。
（4）數據傳輸量大。進行遠程下載數據時，一次最大傳輸數據量可以是測站RTU存儲的半年數據。
（5）中心接入點或遙測站均可綁定內網固定IP，偶爾掉線可以控制再自動上線，不會丟失地址。
在條件許可的情況下，移動還提供中心端專線（光纖）接入的方案，中心端帶寬更寬，可達2M，中心端IP也是固定的，數據也是在VPN專網內傳輸，適合大批量數據傳輸業務。

GPRS通信流程

由GPRS無線網絡將遙測站的數據傳送到管理中心后，首先經過防火墻，由通信服務程序進行檢錯、數據格式歸一化處理，再以TCP/IP方式發送給數據庫服務器，由入庫軟件程序進行數據解析、標記、合成等處理后，將數據寫入相應的數據庫。勇WEB服務軟件從數據庫種讀取遙測數據，通過網頁的方式，以圖形化的界面顯示實時遙測數據及統計統計分析報表等。
管理中心數據流程：

采集點與管理分局之間的網絡設計，在2003年信息化建設一期工程實施中，已建的4個信息采集站采用GPRS通信組網方式建立了與中心站的數據傳輸網絡，在2004年實施方案確定的監測站點，也是采用GPRS組網。由于本次新建站點其通信條件相近，為了使新建的站點的信息采集系統與已建的站點和數據中心的通信方式完全兼容，本次設計的9個信息采集點仍采用GPRS通信組網方式。開遠灌區信息化試點工程系統整體框架為三級網絡結構，相對應于蒙開個管理中心、開遠灌區管理分局和現地采集站三個級別。網絡結構比較單一，主要建設任務是實現9個水位監測站通過GPRS網絡與開遠管理分局的數據傳輸。
系統網絡拓撲圖如下：

系統總體框架

解決方案設計優點：
覆蓋范圍廣；
不受距離與地形限制；
使用費率低；
設備功耗低、維護簡單，擴展方便；
速度高；
技術成熟，設備兼容性好，設備選擇余地大。