一、 前言
改革開放以來，中國的經濟得到了高度的發展，城市化、工業進程高速發展、環境污染也日益受到嚴峻考驗的，給城市的自來水供應提出了嚴重的挑戰。由于目前自來水供應系統建設早，隨著社會的高速發展，該系統已經不能滿足日益增長的用戶需求。自來水公司管網壓力的檢測是保證自來水正常供應的重要環節，是自來水公司保證用戶正常用水的依據。自來水系統的信息化建設改造已經是日益迫切。
供水管網系統是整個自來水公司水源合理調度使用的關鍵環節，過去采用人工數據的收集和分析已不能適應各種突發情況，且采用人工調度系統反應遲鈍，容易導致因缺水造成直接經濟損失的現象。
供水管網測點遍布在城市的各角落，地理位置分散，管網測點數據的采集和控制非常不方便；另一方面對于數據的采集與控制功能要求穩定，安全性要求較高。
二、項目分析
2．1 系統組成
水利調度系統主要由三部分組成：供水管網監測點、通訊設備及通訊平臺、調度中心系統。
2．1．1 供水管網監測點
供水管網監測點包括各種傳感器、偵測儀，負責各項原始數據的監測和執行調度中心系統的各項調度指令
2．1．2 通訊設備及通訊平臺
鑒于各供水管網監測點的工作環境、監測點分析和傳感器、偵測儀等設備的通訊接口需求，我們選擇廈門四信通信有限公司的基于GPRS無線網絡的IP MODEM F2103，它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用。支持主備數據通道、并行多數據通道、實時在線和按需在線多種工作方式、并且支持APN網絡接入等功能不僅可以保障數據安全可靠，還能讓客戶根據需傳輸節省資費。
2．1．3 調度中心系統
調度中心系統包括各種服務器及系統軟件，主要負責對原始數據的分析和管理，并對系統分析結果進行判斷和對監測點下發各控制指令。
2．2 系統架構流程
采集終端通過RS232/485通訊接口與F2103串口連接，遠程數據中心服務器可以使用APN專線或普通ADSL等作為網絡接入。
F2103通過GPRS網絡連接到遠程數據中心服務器主機，建立透明數據通道。這樣采集終端產生的數據只要送到串口，F2103就會把收到的數據原封不動地發送到數據中心服務器主機。而服務器主機下發的命令通過通道傳輸到F2103后，F2103通過串口送到采集終端，從而實現了數據雙向透明傳輸。
2．3 系統功能
數據控制中心GPRS調度系統應用軟件功能必須具備以下功能：
1、 遙測數據：數據控制中心GPRS調度系統軟件可實現遙測遙信管理，報警，參數設置，運算方式設置，校時，復位，選呼。能夠自動巡檢，在規定的時間內對系統所有測點遙測或遙信一遍，數據能顯示和存儲在數據庫；能夠選點自動巡檢，在規定時間內對系統部分測點進行動態巡檢。
2、 數據管理：數據控制中心GPRS調度系統軟件，發出各種命令，能夠將各IP MODEM終端檢測到的有效數據實時采集，采集后數據存入數據庫，對數據庫進行各種計算，處理，統計，分析。
3、 系統維護：快速維護、遠程故障診斷、遠程維護、用戶設置、權限設置、數據庫維護
4、 報表管理：具有日報、月報、年報等報表功能。 現場智能水表的壓力、流量、溫度、泵機的開停狀態和轉速、調節閥開度數據。
5、統計分析數據：最大值、最小值、平均值、條件過濾、累計、標準偏差、相關性分析補水累計等。
三、項目架構實施方案
3．1 無線通訊設備F2103與監測終端連接
F2103支持RS232/485通訊接口，可通過RS232/485與供水管網監測點的各監測終端設備進行連接。
3．2數據控制中心服務器網絡接入方式
3．2．1專線接入
中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
此種方案適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下的最佳組網方式。
3．2．2 ADSL撥號連接（動態公網IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先 與DNS服務商聯系開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再 由 DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。
3．2．3 通過固定公網IP連接
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INT ERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。 運行可靠穩定，推薦此種方案。
3．2．4 數據中心軟件平臺構建
中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現中心端的數據接收和現場設備的管理。目前四信提供三種方式的中心接口：
首先是對于組態軟件，目前很多組態軟件廠家已經集成了我們的驅動了，可以直接配置使用；其次對于原本是讀串口的程序，提供一個虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對于想開發自己獨有的數據中心軟件的客戶，會提供一個動態鏈接庫及四信公司的數據中心軟件，不僅開放源碼還全程協助客戶進行自己數據中心軟件和功能的開發。客戶可能通過動態鏈接庫快速開發一個靈活的，穩定的，功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件
四、 方案特點
1、傳輸設備采用無線接入ＧＰＲＳ網絡，目前，GPRS網絡技術已經非常成熟，國內運營商經過十多年的建設發展，網絡已經覆蓋到全國各地，甚至連偏遠的山區也有覆蓋。因此，供水管網監測點將不會因為分散面臨組網困難的問題。
2、傳輸模塊支持多種喚醒功能，如電話激活、短信激活、數據激活等，客戶可根據自己的需求來控制設備的上下線，并且當設備終端出現故障或異常時，將自動發送短信報警信息給維護人員。可靠的網絡連接，智能防掉線，支持在線檢測，在線維護，掉線自動重拔，確保設備永遠在線。
3、設備支持定時上下線，終端設備可根據實際情況分段向數據中心發送數據，所以終端傳輸設備可采用定時上下線，當設備處于非常工作狀態時下線，這樣能更進一步保證網絡的穩定性，不會占用過多的GPRS網絡資源。
4、設備采用工業級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA；通信電流：<250mA (12V);工作環境溫度 -25~+65oC;儲存溫度 -40~+85oC;相對濕度 95%(無凝結);多重軟硬件看門狗。
5、傳輸模塊采用主備份中心和自動回復主中心功能,并同時支持多中心并發功能(最多5個)。
6、維護和管理人員可以任意可以上網的地點,經過網絡認證和身份認證后,對系統進行日常維護和數據監控。 支持多種數據中心網絡接入方式,如APN、固定IP、動態IP、動態域名等；支持圖形配置界面、指令配置、腳本批量配置，設備經過簡單配置即可使用；體積小方便安裝。
四信可為客戶提供二次開發包和多語言版本數據中心服務器軟件以便客戶的需要進行二次開發；同時針對客戶的需求，提供多種技術支持，包括產品網絡組網方案設計、技術人員技術培訓、軟件開發全程技術配合、設備現場調試技術支持等服務。
五、方案總結
水利工程在高速發展的經濟社會當中越來越受到重視，將直接影響到經濟的發展。采用GPRS調度系統不僅能更科學、高效地分配水資源，同時也能更方便、直觀地監管水資源的利用。
無線GPRS傳輸相對于傳統的有線傳輸方式，將節省大量的工程建設費用，同時縮短工程建設時間。