基于GPRS的分水点流量计量仪表数据采集系统的设计与实现

　　大型供水工程中通常设置了多个分水点,这些分水点作为实现水资源分配调度的工作节点,在整个供水系统中起着重要作用。对分水点运行状况进行监测,是掌握供水流量分配情况和地区用水总量的手段,也是进行水资源优化调度和自动化管理的依据。分水点监测不仅要以安全可靠和功能完善为基础,还要力求做到无人值守和远程控制[1]。但这些分水点分布范围广,位置分散,部分点位置比较偏僻。因此,选择合适的通信手段是决定系统性价比的关键因素。以往通常采用PSTN实现分水点数据的传输,但这种通信手段传输速率慢、传输不稳定、运行成本高、拨号时间长,不能满足分水点监控信息的实时传输要求。采用有线专网需要铺设大量通信光缆,建设成本和维护成本极高。如采用数传电台、卫星通信、SMS等无线通信手段,分别因地形限制、运行成本、实时性等因素而不能很好地满足要求。随着新一代移动通信技术的发展,GPRS技术的出现为分水点流量采集提供了新的通信手段。本设计实现了一种基于GPRS的分水点流量计量仪表数据采集系统,与基于PSTN、GSMCSD、短消息等通信手段的系统相比,该系统具有传输速率高、实时性好、永远在线、建设和运行成本低、可扩展能力强、便于维护等优点。

　　1　GPRS技术概述

　　GPRS[2]是通用分组无线业务(generalpacketradioservice)的简称,是在原有的基于电路交换方式的GSM网络上增加了SGSN和GGSN等功能实体,为GSM用户提供分组交换的数据业务。GPRS充分利用了原有GSM网络的资源,允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。

　　GPRS技术的主要特点有:①传输速率高。GPRS理论上的最高传输速率可达171. 2 kbit/s,由于受到网络配置和终端现实条件的制约,实际传输速率约为20~60 kbit/s。②网络覆盖广。GPRS基于GSM网络,其网络覆盖程度高,应用不受地域限制。③按流量计费。按照用户收发数据包的数量收取费用,空闲时不占用其资源,性价比高。④快捷登录,永远在线。网络接入时间短,用户始终处于连线或在线状态。⑤支持TCP、UDP等通信协议,直接与IP和X. 25网互联,网络接入方便。

　　在分水点流量监测应用场合,数据传输量不大,但需要进行频繁传输以满足实时性要求,而GPRS通信技术刚好适合这种频发小数据量的传输要求[3],能为分水点数据采集提供一种高性价比的通信手段。

　　2　系统设计

　　系统利用中国移动的GPRS业务实现分水点流量计量仪表与数据中心的实时通信。其基本通信过程是:GPRS终端(GPRS data terminalunit)与分水点各流量计通过RS485总线组成现场数据采集系统;数据中心根据数据采集任务,通过GPRS网络向GPRS终端发送采集命令;GPRS终端通过RS485总线将命令转发给目标仪表,仪表响应并返回结果数据给GPRS终端;再由GPRS终端将数据拆成分组,通过GPRS网络传输到数据中心,完成分水点现场数据的远程采集。同时,数据中心可通过GPRS网络向现场运行的GPRS终端和流量计等现场设备发送远程配置命令,控制现场设备的运行状态。系统由数据采集终端、数据传输网络、数据中心等3部分组成,总体结构如图1所示。