水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是將先進(jìn)的GSM短信、GPRS、GIS、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效的集成運(yùn)用于水利遠(yuǎn)程監(jiān)控而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的信息管理系統(tǒng)。流量監(jiān)測選用 “測(測量)、采(采集)、傳(GPRS無線傳輸)、電(自帶電池)”四位一體化功能的一體化無線智能磁致伸縮水位流量計(jì)或超聲波流量計(jì)系統(tǒng)。設(shè)備不僅可以精確計(jì)量量水堰的實(shí)時(shí)水位及流量，還能保持很低功耗的運(yùn)行，同時(shí)又能實(shí)時(shí)通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)方式傳輸?shù)焦鄥^(qū)信息中心，設(shè)備的工作方式為自記式采集：按設(shè)定時(shí)間周期自動(dòng)采集水位數(shù)據(jù)后，經(jīng)過計(jì)算得到瞬時(shí)流量和累計(jì)流量數(shù)據(jù)并保存在存儲(chǔ)器中，并可通過SMS完成自動(dòng)上報(bào)。

　　一、設(shè)計(jì)原則

　　智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案時(shí)必須遵循以下原則：

　　1.可靠性

　　該系統(tǒng)必須有穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮后備以及災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)仍然能夠提供客戶服務(wù)，并能很快的排除故障正常運(yùn)行。

　　2.擴(kuò)展性、開放性

　　設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按最經(jīng)濟(jì)的原則，設(shè)計(jì)—個(gè)擴(kuò)展性很強(qiáng)且在擴(kuò)容升級時(shí)浪費(fèi)最少的系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循開放性原則，能夠支持多種硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)

　　系統(tǒng)，軟、硬件支持二次開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和通信樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，具有與其他信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享的能力，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)適應(yīng)將來的廣域擴(kuò)展。

　　3.安全性、可維護(hù)性

　　系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的安全性必須予以高度重視，要采取防范措施防止黑客人侵。另外，對內(nèi)部員工以及調(diào)度客戶也要加強(qiáng)權(quán)限控制，避免用戶能夠操作到超越權(quán)限的數(shù)據(jù)。提供自動(dòng)故障報(bào)警檢測以及

　　一定程度的自動(dòng)恢復(fù)。

　　4.實(shí)時(shí)性、并行性

　　考慮到水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量，系統(tǒng)應(yīng)采用傳輸速度快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，保證環(huán)保信息數(shù)據(jù)的及時(shí)有效;同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)避免采用輪巡的方式進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)操作，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備自動(dòng)并行數(shù)據(jù)上傳和對多個(gè)遠(yuǎn)

　　程監(jiān)控點(diǎn)并行控制的功能。

　　5.水利遠(yuǎn)程監(jiān)測，無人值守

　　可嵌入各種渠道類型的流量計(jì)算參數(shù)。

　　具有高可靠性，密封，強(qiáng)度高，三防處理，抗腐蝕，內(nèi)部安裝牢固，適合野外無人環(huán)境應(yīng)用。

　　穩(wěn)定高效的傳輸方式。采用GPRS方式與短信方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)及傳輸。

　　短信預(yù)警。如果水位異?；螂娏康?，將會(huì)自動(dòng)報(bào)警給相關(guān)人員和控制中心的管理員手機(jī)，使其有時(shí)間采取相應(yīng)措施。

　　特低功耗，采樣時(shí)間短，非采樣時(shí)功耗極低，自帶鋰電池可滿足長時(shí)間工作需求。

　　內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可以準(zhǔn)確記錄采樣時(shí)刻的時(shí)間。

　　儀表內(nèi)配有大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(暫為2G，最高到16G)，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行長久保存。將所有設(shè)置的參數(shù)保存在設(shè)備內(nèi)部的芯片內(nèi)，即使掉電數(shù)據(jù)也能安全保留。

　　儀表內(nèi)置科學(xué)的數(shù)字濾波方式及校驗(yàn)功能，能夠有效地解決波浪對水位測量的影響，使測量值穩(wěn)定、真實(shí)、可靠。

　　實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程不定時(shí)查詢渠道配水情況，具備定時(shí)上報(bào)、應(yīng)答上報(bào)和疑似故障水位自動(dòng)上報(bào)。

　　二、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　智通水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)旨在建立一個(gè)基于移動(dòng)GPRS/GSM網(wǎng)、GIS平臺(tái)的智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，加快水利管理信息化建設(shè)進(jìn)程。整個(gè)項(xiàng)目充分體現(xiàn)系統(tǒng)集成的思想，網(wǎng)絡(luò)符合總體規(guī)劃及長遠(yuǎn)發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在一個(gè)較高的起點(diǎn)上充分保證系統(tǒng)的可伸縮性和可擴(kuò)展性，具備相當(dāng)?shù)耐ㄐ?、?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息容量及處理能力，并有一定的超前性，軟硬件預(yù)留接口，便于維護(hù)、升級和擴(kuò)展，以適應(yīng)將來整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展的要求。

　　三、系統(tǒng)組成

　　智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息中心、通信網(wǎng)絡(luò)、水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)3部分組成。

　　1.信息中心

　　信息中心由相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器與通信服務(wù)器組成，通信服務(wù)器用于與各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的通信，應(yīng)用服務(wù)器用于記錄各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的相關(guān)信息。

　　2.通信網(wǎng)絡(luò)

　　通信網(wǎng)絡(luò)作為信息中心與各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行信息交換的樞紐，是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部分，其工作特點(diǎn)是通信次數(shù)十分頻繁，但每次的通信傳輸量很小。考慮到智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將來業(yè)務(wù)的發(fā)展和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)采用專線方式接人到移動(dòng)公司的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)中。各終端的信息數(shù)據(jù)從終端到達(dá)GPRS?GSM網(wǎng)絡(luò)后通過專線和智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)連接，智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)之間通過防火墻進(jìn)行保護(hù)。

　　3.水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)

　　水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)采用GPRS主用、短信備用的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所有的信息數(shù)據(jù)通過GSM、GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

　　四、組網(wǎng)方案

　　考慮到水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)容量大、監(jiān)控點(diǎn)多而分散、對信息數(shù)據(jù)的智能處理分析要求高的特點(diǎn)，采用專線接人和專用APN方案。使用專用的APN有：進(jìn)行訪問權(quán)限的控制，比因特網(wǎng)的安全性能提高、可控性提高，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)先級得到保證等好處。

　　1.網(wǎng)絡(luò)連接

　　智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)GGSN設(shè)備、短信網(wǎng)關(guān)使用 2M專線相聯(lián)。各水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)用GPRS終端通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)連接到信息中心的通信服務(wù)器。

　　2.APN

　　在公網(wǎng)中為智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)分配專用的APN，水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)激活PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)定)上下文之后可與業(yè)務(wù)中心互相傳送數(shù)據(jù)。對于沒有GPRS覆蓋的地區(qū)提供短信接入。

　　3.中心與水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)之間的連接保持

　　考慮到GPRS網(wǎng)絡(luò)的狀況，水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)終端在被GPRS網(wǎng)絡(luò)激活后，立即發(fā)起PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)定)上下文激活請求。通過上位機(jī)的軟件采用心跳和定時(shí)檢查GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的方法來保持連接。

　　4.1P地址分配與鑒權(quán)方案

　　在智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置 Radius服務(wù)器上為水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)分配內(nèi)部IP地址。水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)終端發(fā)起PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)定)上下文激活請求后，由智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的 Radius服務(wù)器鑒權(quán)水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)終端的MSISDN或IMSI號(hào)碼后，為其分配IP地址，若Radius服務(wù)器支持為每一MSISDN或IMSI終端分配固定的IP地址，則可保證各監(jiān)測點(diǎn)終端的IP地址固定不變。

　　五、通信流程

　　1.呼叫發(fā)起

　　GPRS終端攜帶信息中心分配的用戶名、密碼呼叫分配給水利部門的APN。GPRS終端建立呼叫時(shí)，GGSN收到終端手機(jī)號(hào)碼、用戶名、密碼。

　　2.認(rèn)證鑒權(quán)

　　GGSN將呼叫請求以及手機(jī)號(hào)碼、用戶名、密碼送到信息中心Radius服務(wù)器。信息中心的Radius服務(wù)器收到移動(dòng)GGSN送來的呼叫請求和手機(jī)號(hào)碼、用戶名、密碼后，進(jìn)行環(huán)保局自有IP地址的分配。信息中心Radius服務(wù)器將IP地址，通過GGSN和GPRS其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備送回GPRS終端。

　　3.防火墻過濾

　　監(jiān)測點(diǎn)GPRS終端收到信息中心Radius服務(wù)器分配的IP地址，攜帶地址，通過GGSN，并通過信息中心防火墻的白名單過濾。

　　4.通信建立

　　各監(jiān)測點(diǎn)與中心相關(guān)通信服務(wù)器相聯(lián)，建立TCP/IP通路，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)測監(jiān)控業(yè)務(wù)處理。

　　六、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　1.建設(shè)使用成本低

　　智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)依賴成熟的公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，無需單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)(基站和其他設(shè)備)建設(shè);可提供包月方式，使用成本低。

　　2.監(jiān)控范圍廣

　　由于使用的通信手段是公眾網(wǎng)絡(luò)，因此系統(tǒng)的有效范圍限制實(shí)際為該公眾網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。也就是說在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)都能夠得到有效的監(jiān)控，而且網(wǎng)絡(luò)的拓展意味著實(shí)際監(jiān)控范圍的拓展。

　　3.積木化結(jié)構(gòu)

　　由于直接采用TCP/IP協(xié)議和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思路，因此系統(tǒng)能夠支持多級多中心大小不同的積木化結(jié)構(gòu)，適用于不同權(quán)限的各級信息中心。

　　4.開放性、可移植性好

　　采用基于TCP/IP的應(yīng)用層協(xié)議，具有良好的開放性和可移植性。

　　5.技術(shù)先進(jìn)

　　采用先進(jìn)的GPRS技術(shù)，支持基于J2ME的移動(dòng)監(jiān)控端，為信息中心提供了一個(gè)國內(nèi)乃至國際領(lǐng)先的遠(yuǎn)程水利監(jiān)控解決方案。

　　6.數(shù)據(jù)并行收取

　　由于使用了先進(jìn)的IP技術(shù)，系統(tǒng)能夠同時(shí)收取、處理多個(gè)水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的時(shí)鐘。

　　通過使用智能水利遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能極大的方便水利監(jiān)測部門工作開展，保證水利遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確有效的傳送，從而達(dá)到準(zhǔn)確決策的目的。

　　利用移動(dòng)GPRS/GSM網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)乃檫h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將實(shí)現(xiàn)水文數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、長期自記以及存儲(chǔ)信息的數(shù)字化，必將推動(dòng)各級水利部門的水利信息化，從而以信息化帶動(dòng)和促進(jìn)水利現(xiàn)代化的建設(shè)。