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陕北水利GPRS调度系统应用方案

陕北水利GPRS调度系统应用方案

第一部分   GPRS网络简介         GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务,它是以数据流量计费、或大数据的包月包年计费。覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出,为行业和企业用户开展无线数据传输提供了基础设施平台,为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比,GPRS网络具有租用费用低、移动办公,不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。 GPRS通信方式更适合于各类数据采集业务,目前城市水利调度系统与各采用有线交互传输或电台方式,甚至有些偏远井道要有线网络接入成了不可能。月租费太高,用电话线传送数据按时间计费,带来诸多不便,费用也不便宜。、 GPRS网络优点 1、覆盖范围。构建城市水利调度系统要求数据通信覆盖范围广,扩容无限制,接入地点无限制,能满足城区、乡镇和跨地区的接入需求。由于调度检测点数量众多,分布在地区的各个角落,而且地理位置分散。另外,还必须考虑今后系统扩充的可能,必须具有良好的可扩展性。由于目前GPRS已覆盖省内绝大部分地区,能够满足城市水利调度系统对覆盖范围的要求。 2、数据传输速率高。目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右,完全能满足水利调度系统数据传输速率的需求。 3、系统的传输容量大。城市水利调度系统要和每一个监测点实现实时连接。由于监测点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。 4、通信费用控制灵活。采用传统的有线方式建立水利调度系统,必须租用专线或电话线进行连接。由于调度监测点必须与中心随时保持连线状态,而每次数据发送的数据量很小,线路资源利用率很低,平均每一个监测点每月的线路费用为800~1200元。而如果采用GPRS通信方式,由于GPRS采用按数据流量计费的方式,资源利用率高,月通信费用将在200元之内,如果数据量很大的情况下也可按包月或包年计费。 5、良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较,由于GPRS具有实时在线特性,系统无时延,可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。       第二部分 概述        随着我国经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高,城市的水利调度系统也越来越庞大,且许多供水管线的填埋情况复杂、资料不清,有些管线甚至仅凭当时施工工人的记忆去寻找,造成诸多设计上的失误和施工中的事故。       采用人工方法,借助图纸、各类卡片来管理城市水利调度系统,已越来越难以满足实际需要。所以实现对水利调度管理系统的需求是相当迫切的。业内众多有识之士已达成共识:使用计算机,借助无线网络系统技术来进行水利调度的管理、管网设计及数据采集,已是势在必行。         基于GPRS网络平台的无线数据技术自2002年在中国正式商用以来,以“实时在线、按流量计费、覆盖率广”等优势在各行业取得广泛应用,随着信息化的发展,DTU已经完全取代了以往的各种有线接入。而以往的有线连接必须依赖于网络布线、固定电话线路,对于发展移动性的服务、增设新的服务网点、增设临时性的窗口常会受到有线连接的困扰。同时布线还需要昂贵的费用和铺设时间,对已有的网络也会有影响,所以有线连接已经严重限制了目前各种信息化应用的主要原因。   GPRS与其它通迅方式综合比较表:

      第三部分 陕北水利调度系统组成 一、陕北水利调度结构图           花石峁加压站与野芦沟加压站日供水7万m�,野芦沟加压站与新庙加压站、打井塔加压站日供水3.5万m�。首站与野芦沟加压站的距离为21.5km,野芦沟加压站与新庙加压站的距离为12.3km,野芦沟加压站与打井塔加压站的距离为10.2km,新庙加压站距后沟门13.07km,新庙加压站距三道沟11.115km,三道沟与老高川的距离13.557km,打井塔加压站与老新民的距离为5.82km,打井塔站与同源站的距离为5.781km,打井塔站与玉丰站的距离为1.311km,打井塔站与新田站的距离为:0.699km,打井塔站与金万通站的距离2.8km。老新民与万家墩站的距离为8.205km,老新民站与新窑站的距离为2.018km,天桥水源地与花石峁站之间的距离为9.5km,孤山川水源地与花石峁站之间的距离为2km。   下图为各站的分布结构图  

    1、花石峁站(主站)控制系统    此系统中有一台工程师站、一台操作员站,两PLC控制系统。 2、其它分站控制系统 每个分站均配置一台工作站和一套PLC控制系统           二、系统组成结构及功能要求  

           如上图所示水利远程测控调度系统由花石峁调度中心、无线GPRS 网络、远程终端单元(RTU)几个部分组成:   l        分站控制系统单元(RTU)      每个分站均配置一台工作站和一套PLC控制系统         分站控制系统单元RTU 分散的分布在水利调度的各个遥测点上,主要由F2103 GPRS模块、电源、天线、PLC 的CPU 及各种I/O 模板及后备电池、机箱等几部分组成。分站控制系统单元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 网络与调度中心传送数据,接收并执行上位机的命令。  

   具体功能如下:   RTU 机箱:安装于遥测点现场,为壁挂式,具有防盗功能(包括GPRS 模块天线),其固定螺丝置于箱体内,设置门锁,箱体内具有220V 交流电(如井下无条件具备220V电压,可考虑蓄电池、锂电池等能满足终端产品电压需求的供电装置),信号输入输出接线端子,设置交流进线空气开关,如有条件可配备一220V 交流电插座(检修时方便使用)   PLC:使用西门子、三菱、欧姆龙等知名品牌        提供4 路4-20mA 模拟输入、6 路开关量输入、4 路开关量输出,无需监控中心控制,可自行进行测量,并保存累积数据系统;        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;   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;   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;   输入信号损坏时发出报警信息;           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。   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。           F2103 GPRS模块:其核心使用SIMEMS MC39I无线模块,内嵌TCP/IP协议,支持900/1800 MHz系统,提供RS-232或RS-485自选接口,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,自检测假拨号现象,掉线可自动重拨。带自主开发的主控电路和硬件看门狗,保证电路的可靠工作,并可根据用户需要进行远程在线维护。          (可选的备用冗余功能)调度中心可以设一主一备两个中心(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中心(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(最多可以和5个中心同时通信)。(更多关于F2103 GPRS DTU技术指标可到四信网站下载)    通信工作原理: u   首先对F2103 DTU进行设置,设置要连接的中心IP和端口及其它必要性的设置,设置好之后PLC通过RS232或RS485接口和DTU相连,DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接,成功连接到中心软件后即可双向传输数据。 u   终端流量传感器、水压传感器工作时所产生的数据通过串<< span="">

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