GPRS供水远程监控系统设计方案

1、中韩杜科泵业制造有限公司GPRS供水远程监控系统目 录1 项目背景42 系统总体设计42.1 系统设计原则42.1.1规范性52.1.2实用性52.1.3可扩展性52.1.4安全性52.1.5投资保护原则62.2 系统方案和架构62.2.1系统组成82.2.2系统网络拓扑结构82.2.3系统方案92.2.4系统功能设计103 系统功能设计113.1数据读取和显示113.2 运行图表133.3 历史查询143.4实时控制153.5报警提示153.6参数配置153.7权限设置163.8统计报表173.9详细的帮助文档184 数据安全设计184.1 数据日常备份184.2 日志管理184.3 灾难恢

2、复措施195 项目实施进度计划196技术支持与售后服务206.1 技术服务的组织管理206.2 技术服务的范围与方式206.3 系统服务承诺21第 3 页 共 22 页1项目背景节能减排是目前热门趋势，无负压变频恒压供水设备充分利用自来水管网的原有压力能源，在同样供水需求的情况下，可以选用功率相对较小的水泵及控制设备，同时在夜间小流量用水的情况下利用自来水水压直接供水而无需起动水泵。相比较于传统的带水池的供水设备可节约大量的电能运行成本及投资成本。GPRS供水远程监控系统的主要目的是解决各地区自来水公司对辖区内小高层无负压变频恒压供水设备的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个设备监测点组成，

3、各个设备监测点的数据采集终端可监视和采集压力、流量、浊度、余氯、设备运行状态、变频器运行频率等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。2 系统总体设计GPRS供水远程监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各设备监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对接收到的数据进行分析，从而当一

4、个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。2.1 系统设计原则系统建设必须遵循以下原则：2.1.1规范性整个系统的规范的制订应完全遵照国家规范标准和有关行业规范标准，根据系统的总体结构和支撑平台的基本要求，并考虑国土资源局的具体情况，完成如下标准化的工作：l 建立统一、规范的系统元数据库；l 遵循业界通用的界面设计风格和的系统交互模式；l 建立数据生产、监理、入库、应用、更新维护等操作流程规范。2.1.2实用性符合监控管理的业务要求、操作简单、易于使用、提高效率是系统建设的根本目标，也是系统设计的基本出发点。实用性原则规定本

5、系统将具有一定范围内灵活的业务操作功能，优化的系统结构和完善的数据库系统，强大完善灵活的查询与统计功能，友好的用户界面等等。2.1.3可扩展性系统采用在支撑平台的基础上挂接实现各种业务功能子系统的模式，这个模式本身具有高度的灵活性和可扩展性。能够为后续系统扩展和功能完善增加组件设置接口，使得数据更新简便和系统升级容易，保证系统的可持续发展和强大的生命力。2.1.4安全性系统应遵循安全性原则，设置较为严密的访问级别控制机制、数据加密、电子身份验证等措施，并通过定期自动、手工等方式进行数据备份，在保证系统用户权限合法性的同时，保证数据的准确、不易破坏和泄密。系统建设中应充分考虑分级联网及与外网衔接

6、中的应用操作与信息访问安全问题。2.1.5投资保护原则本次系统从软硬件运行环境的选择和开发方案中需要考虑保护已有的投资，要尽量将其中结构合理、功能先进、运行情况良好的系统继承到总的系统之中，对于已经入库的各种数据，如果采用新的数据库存储系统，要能完全的转换，通过以上方式来保护已有投资，节省开发费用，避免浪费。2.2 系统方案和架构目前，供水远程监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL 等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM短信/GPRS 通信等。 在城市供水远程监控系统中，由于各监控站分布

7、范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控站线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高， 总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM 数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽

8、然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于 230MHz 且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。 经过比较分析，我们选择中国移动的 GPRS 系统作为供水远程监控系统的数据通信平台。目前，GPRS网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络。GPRS 系统可提供广域的无线 IP 连接。在移动通信公司的 GPRS 业务平台上构建GPRS供水远程监控系统，从而实现监控站的无线数据传

9、输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。采用GPRS方式的GPRS供水远程监控系统具备如下特点： 1、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，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。 2、远程仪器设备控制：由于采用 GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能； 3、建设成本 可充分利用现有 GPRS 网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑

10、现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。 4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟 GSM 网络，系统投入运行时基本要调试，安装简捷。5、覆盖范围广。构建供水远程监控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，能满足乡镇和跨地区的接入需求。由于监控站数量众多，分布在全市范围内，部分监控站位于偏僻地区，而且地理位置分散。而采用 GPRS方式，理论上在无线 GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。 6、数据传输速率高。GPRS 网络传送速率理论上可达 171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在 40Kbps 左右。 7、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个监控站实

11、现实时连接。由于监控站数量众多，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。 8、通信费经济实惠。由于 GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本经济。 2.2.1系统组成由于 GPRS通信是基于 IP地址的数据分组通信网络，监控中心计算机主机配置固定的IP地址，各个端站的 GPRS数据传输模块和该主机进行通信。 系统由GPRS网络将各监控站和监控中心之间进行数据传输，其组成如下：1、监控站 各监控站通过数据采集模块例如，PLC、专用供水控制器，采集设备的运行状态等开关数据和压力、流量等监控数据，通过 RS232、RS485 接口与 GPRS 透明数据

12、传输终端相连，通过 GPRS 透明数据传输终端内置的嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后通过中国移动的STK卡发送到 GPRS 网络。 2、监控中心各地区供水有限公司的服务器已经申请配置固定 IP 地址，采用移动通信公司提供的 DDN 专线，与 GPRS 网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当监控站数量增加，中心不用扩容即可满足需求。监控中心服务器接收到 GPRS 网络传来的数据后先进行 AAA 认证，后传送到监控中心服务器，通过GPRS供水远程监控系统软件对数据进行解析、存储、显示、分析，并进行数据处理。同时根据开关量数据的状态，发送控制命令给监测站从而远程控制监测站的设备运行。 3

13、、GPRS 移动数据传输网络现场监控站采集的数据经过STK发送后，通过中国移动的 GPRS 无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心指定IP地址的服务器上。 2.2.2系统网络拓扑结构图2-1 系统网络拓扑图2.2.3系统方案各监控站使用深圳市宏电技术开发有限公司提供的H7710 GPRS-DTU的GPRS透明数据传输终端将PLC等监测数据采集过来，然后使用移动通信公司统一的STK卡，进行数据透明传输。监控中心对各监测站的数据传输单元DTU和STK卡进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。同时24 小时实时在线运行GPRS供水远程监控系统软件，实现监控站 24 小时信息数据的传送采集和对设备

14、的预警控制。 各地区供水有限公司授权的高层供水监测站均可以连入本GPRS供水远程监控系统。 1、监控站必须使用移动统一的 STK 卡，用户使用本卡只能用于监控中心数据通信功能。 2、终端设备使用深圳市宏电技术开发有限公司提供的H7710 GPRS-DTU的GPRS移动数据通信终端。 3、用户登记：符合各地区供水有限公司规定的高层供水监测站。 2.2.4系统功能设计图2-2 系统功能模块第 22 页 共 22 页3 系统功能设计3.1数据读取和显示GPRS供水远程监控系统通过GPRS网络将分布在各个小区的由PLC设备采集的无负压变频恒压供水设备的各种监控数据发送到监控中心服务器，并且进行实时显示

15、。系统将使用深圳宏电提供的GPRS-DTU的二次开发包与其建立网络连接，实时读取其发送的数据包。根据地区供水有限公司和深圳宏电定义的通讯规约进行数据解析，然后分别存储在监控中心的服务器的数据库中。系统从数据库中读取数据，以表格和曲线等多种形式实时显示出来。系统中需要读取并显示的数据主要有设备状态等开关量、瞬时流量、瞬时压力、累计流量等监测数据设备掉电等预警信息。监控中心与监测站的通讯规约如下：设备通讯协议MODBUS RTU，针对我公司N747D通讯地址如下，序号名称通讯地址备注1进水压力需增加无负压设备2出水压力（实际压力）400D（十六进制）只读31泵输出率4005（十六进制）只读42泵输

16、出率4006（十六进制）只读53泵输出率4007（十六进制）只读64泵输出率4008（十六进制）只读75泵输出率4009（十六进制）只读86泵输出率400A（十六进制）只读9变频器输出率400B（十六进制）只读101泵运行时间401A（十六进制）只读112泵运行时间401B（十六进制）只读123泵运行时间401C（十六进制）只读134泵运行时间401D（十六进制）只读145泵运行时间401E（十六进制）只读156泵运行时间401F（十六进制）只读16设备运行状态4021（十六进制）只读17设备故障信息4022（十六进制）只读18设定压力400C（十六进制）读/写19系统运行4002（十六进制）

17、读/写20变频器运行电流需增加21系统流量需增加3.2 运行图表以趋势曲线图的方式显示选中设备的多个参数的瞬时数据。其具体功能包括：u 查看所有的参数的运行曲线；u 查看某一个参数的运行曲线；u 通过拖动时间轴查看某一点的瞬时曲线值；u 上下自由调整曲线的Y坐标轴；u 左右自由调整曲线的X坐标轴；u 根据日期查询历史数据的运行曲线；3.3 历史查询包括正常数据和异常数据的查询，或根据自定义条件对历史数据进行分析查询。具体功能包括：u 通过日期、ID号查询某一设备的运行状态数据；u 通过厂商等查询所有此厂商设备的运行状态；u 通过日期、ID号查询某一设备的监测数据值；u 通过ID号和监测参数查询

18、某一设备的所有的此参数值；u 通过日期、ID号和监测参数查询某一设备的所有的此参数值；u 通过异常类型，查询所有设备的异常发生情况；u 通过日期、ID号查询某一设备的异常数据；3.4实时控制通过系统的控制菜单实现对远程设备的启停等开关状态进行控制，通过发送命令配置远程设备的配置参数。具体包括：u 启停等开关状态的控制；u 运行配置参数的控制；3.5报警提示数据异常（超限或突变：比如供水压力等）时，系统自动报警。报警信息以对话框的形式弹出，并且对有警报的设备闪烁显示，根据数据变化情况，分别采用监控室声光报警。3.6参数配置在泵站设置中可录入现场设备资料，形成完整的现场资料数据库，同时在此项中可以

19、进行数据修改。3.7权限设置由于城市供水系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是通过用户权限设置实现。系统设置多级权限，不同权限的功能有所不同。系统管理员可以使用所有的功能，而对于一般用户来说，数据库维护，系统维护等一些涉及系统内部安全的设置功能限制使用。3.8统计报表可分别生成各个设备的数据报表。综合运行数据报表，并分为日报、周报、月报、季报、半年和年报。报表格式可按照用户要求定制，可以进行预览、打印和导出为Excel文档形式或者文本形式。3.9详细的帮助文档提供详细的帮助文档，配合简单直观的操作界面，具有一定计算机水平的操作者可以轻松掌握使用方法。4 数据安全设计

20、4.1 数据日常备份数据是系统的血液，任何情况下，保障数据的安全对于系统保持健康运行都具有决定性的意义。完善的数据备份机制，是保障数据安全的重要手段之一。数据备份，通常采用的有完全备份、增量备份、差量备份、完全备份和增量备份组合以及完全备份和差量备份组合等几种机制。考虑到此监控业务的特点，每天产生变化的数据量不会很大，在需要数据恢复时，要求恢复时间尽可能短，因此，建议系统采用完全备份和增量备份组合的机制。每周一个备份循环。周六或周日进行完全备份，其它工作日采用增量备份。具体规划如下表所示：周六周日周一周二周三周四周五完全备份增量备份增量备份增量备份增量备份增量备份为防止诸如地震、火灾、水灾及战

21、争等不可抗拒的外来因素对数据备份介质的永久性损坏而带来的数据损失，备份数据的硬拷贝介质应该进行周期性的复制并异地存放，以最大限度地保障数据的安全性。4.2 日志管理系统采取全面的日志管理机制。数据的创建、修改、删除和访问都将由系统自动建立完整的日志。对数据的每次操作，都将详细记录时间、访问者、数据对象ID以及所进行的操作等信息。操作及其对象将被记录为SQL语句。日志记录可以全部或按条件部分进行显示与浏览。以方便对数据变更情况的准确掌握和分析。日志记录也可以正文方式被导出，由操作及其对象构成的SQL语句集合可以作为数据反演恢复的依据和方法。对数据备份也将建立相应的备份日志记录，以方便在数据恢复时

22、准确掌握备份数据情况。4.3 灾难恢复措施灾难恢复措施在整个备份制度中占有相当重要的地位。因为它关系到系统在经历灾难后能否迅速恢复。灾难恢复措施包括：灾难预防制度及灾难恢复。（1）灾难预防制度为了预防灾难的发生，需要做灾难恢复备份。灾难恢复备份与一般数据备份不同的地方在于，它会自动备份系统的重要信息。在Windows NT/2000/XP/2003下，灾难恢复备份要备份Windows的必要启动文件，注册表文件的关键数据，操作系统的关键设置等。利用这些信息，才能快速恢复系统。关于灾难预防制度，通常应该考虑：l 灾难恢复备份应是完全备份；l 在系统发生重大变化后，建议重新生成灾难恢复盘，并进行灾难

23、恢复备份。如安装了新的数据库系统，或安装了新硬件等。（2）灾难恢复灾难恢复的步骤非常简单：准备好最近一次的灾难恢复盘和灾难恢复备份磁带，连接好磁带机，装入磁带，插入恢复软盘，打开计算机电源，灾难恢复过程就开始了。根据系统提示进行下去，就可以将系统恢复到进行灾难恢复备份时的状态。再利用其他备份数据，就可以将服务器和其他计算机恢复到最近的状态。5 项目实施进度计划作为一个信息系统建设工程项目，必须按照工程化的思想和工作方法分步实施，并严格控制每一步的工作质量和进度计划。参见计算机软件产品开发文件编制指南（GB/T 8567-1988）、计算机软件质量保证计划规范（GB/T 12504-1990）等

24、计算机软件工程有关国家标准规范，结合多年的信息系统建设经验，制订本项目的实施计划。系统的建设时间为3个月，共分五个阶段，即需求调研和概要设计阶段、系统分析和详细设计阶段、原型设计阶段、系统编码和测试阶段、系统试运行和运行阶段。6技术支持与售后服务系统的建设需要一个长期而复杂的过程，为了确保系统建设目标的实现，我方将为项目的实施提供专、规范、高品质的售后服务和系统维护，从组织结构、支持内容、服务管理均提出一套完整的建议和承诺；保证系统正常、稳定、可靠地运行。我公司一向致力于提供令用户满意的系统、网络集成服务，这其中不但包括系统方案设计及实施，还包括整个系统集成的维护，系统及应用软件升级等全面的售

25、前和售后技术支持服务。6.1 技术服务的组织管理通过近几年来广泛的实践，项目实施方已形成了一套完善的立体服务架构，拥有一批经验丰富的技术支持、培训人员以及专门针对用户需求而设计的各项服务，保障用户在不同应用阶段、不同层次、不同规模的服务需求得到满足。公司为完成系统的正常运行，专门组成项目技术支持小组；支持小组的人员由以下专业技术人员构成：数据通讯及网络系统工程师、数据库工程师、系统集成工程师、软件设计及开发工程师（全过程参与系统的建设）、质量工程师、技术培训工程师。6.2 技术服务的范围与方式系统技术支持和服务的范围包括：1）系统运行维护支持l 系统维护主要遵循“从开发商维护平稳过渡到用户系统维护人员自行维护”的基本原则；l 维护内容包括：系统业务操作培训、日常业务操作指导、及时修正bug、重大问题的应急处理保障、硬件组成更新支持、平台技术支持等；l 系统的硬件环境其发展速度十分迅速，因此，系统硬件应在适当时机加以扩充或进行更新维护。这要求系统硬件在初始阶段应留有充分可升级的余地，以保护投资者的利益，必要时可由开发商依照系统设计要求推荐硬件升级方案，由硬件供应厂商协助完成更新。2）对用户重要活动的支持在用户有重要活动时，如领导考察、兄弟单位技术交流等，开发方提供必要的技术支持和技术保障。6.3 系统服务承诺系统最终验收后，