GPRS环保行业应用

资料来源：[众山科技] http://www.zstel.com

GPRS DTU在环保行业中的应用方案

 关键字：GPRS DTU；GPRS网络系统；无线网络通信

环境监测部门作为国家环境保护系统的技术部门，是环境管理工作的重要基础。随着市民环境意识的增强，越来越多的人开始关心所处环境质量的好坏，要求环境保护工作透明化；上级主管部门也需要数量大、种类发多、更新快的信息。所有这一切，给环境监测部门提出了一个应引起重视的问题：如何建立起实用性强、覆盖面广、灵活性好的环保数据采集系统，满足各方面对环境监测信息的需求。
    在环保系统中，常常需要对众多的污染排放点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。通过GPRS无线网络进行数据传输，成为环保部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS网络及时发送到环保监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。

一、项目需求
    某省现已有16个城市的环境监测站及各县区监测站纳入省级监测网，三级以上环境监测站共102个，监测主要对象是工业"三废"的排放及治理情况及大气环境、水环境、噪声环境等。包括：监测14个城市的空气环境质量现状，12条主要水系、7个主要湖库、7个近岸港湾及16个城市饮用水源的水质现状,9个城市的噪声污染现状，并通过综合指数等方法进行趋势分析， 得出环境质量结论。
    省环保数据采集系统是一个由污染源排放监测点和监测中心组成的污染源监测系统。该系统可对污染源进行自动采样、对主要污染因子进行在线监测；掌握城市污染源排放情况及污染源排放总量，监测数据自动传输到省环保监测中心；由监测中心的计算机进行数据汇总、整理和综合分析；监测信息传至省环保局，由省环保局对污染源进行监督管理。
    各污染源排放监测点安装污染源监测仪，对污染源进行监测。监测中心接收监测点传输的监测信息；并负责对监测信息进行分类、筛选和综合分析。省环保局作为系统的决策中心，对从监测中心站获得的监测信息进行分析、调研，及时作出管理决策，增加管理力度。
    目前，省环保监测站与各采集点之间的数据通信主要采用手工抄录或PSTN电话线传输。采用电话线传输数据时，由于每次拨号都需要等待，速度慢，而且费用也较高。同时，由于各监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此需申请很多电话线，而且有些监控点有线线路难以到达。
    而GPRS数据传输具有速度快、分布范围广、使用费用低的特点，其传输速度理论上 可达171.2kb/s，实际平均数速度可达30kb/s字节/秒。与有线通讯方式相比，采用GPRS无线通信方式则显得非常灵活，它具有组网灵活、扩展容易、运行费用低投，维护简单、性价比高等优点因此，目前正考虑采用GPRS无线传输方式解决污染源监测数据的实时传输问题。

二、方案优点
    中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建环保信息采集传输系统，实现环保信息采集点的无线数据传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。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为环保信息采集传输系统的数据通信平台。
    GPRS无线环保污染源在线监控系统具备如下特点：
    1、可靠性高：
    与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。
    2、实时性强：
    GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
    3、监控范围广：
    GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于环保信息采集点数量众多，分布在全省范围内，部分环保信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。因此采用GPRS网络是其理想的选择。

   4、系统建设成本低：
    由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。
    5、系统运营成本低：
    采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。

    6、可对各监测点仪器设备进行控制：
    通过GPRS数据监控中心，可实现对现场设备的远程控制，例如：远程开关控制，远程复位控制，远程状态查询，远程参数配置，远程固件升级等。
    7、系统的传输容量，扩容性能好：
    环保中心站要和每一个环保信息采集点实现实时连接。由于环保信息采集点数量众多，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；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监控中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。
    8、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：
    虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

三  解决方案介绍 
    由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。
    （一）系统组成
   
    1、环保信息采集点：
    现场监控点通过环保数据采集器自动采集污染源信息，通过RS232或RS485接口与GPRS DTU终端相连，环保数据采集器采集到的数据通过GPRS DTU终端的内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。
    2、监控中心：
    公网接入方案:

服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的数据采集应用。
    专网接入方案:

服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当环保信息采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量数据采集应用。
    监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后 行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信安全性能。
    3、GPRS/GSM移动数据传输网络：
    现场监控点采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，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IP地址。

（二）系统方案
    各监控点使用GPRS透明数据传输终端，通过移动GPRS网络与监控中心相连。各污染源数据采集点使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡，同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联，以便识别和维护处理。信息采集中心运行监控系统软件，实时采集环保信息数据。
    凡省环保局授权的信息采集点均可以使用本系统：
    1、环保信息采集点必须使用移动统一的APN卡，用户使用本卡只能用于与环保站数据通信功能。
    2、终端设备使用成都众山科技有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。
    3、用户登记：符合省级环保局的规定。

（三）产品特性
    系统采用ZSD3120 GPRS DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。
    1、内置TCP/IP协议栈，针对GPRS网络优化
    2、提供GPRS无线数据双向传输功能
    3、提供RS232/RS485/RS422接口
    4、符合ETSI GSM Phase 2+标准
    5、支持自动心跳，保持 在线
    6、透明数据传输：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输
    7、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接
    8、提供短信通道，内置Unicode国际编码转换表
    9、支持远程短信/电话唤醒
    10、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能
    11、支持中心为固定IP或动态域名
    12、心跳报告时间间隔用户可设定
    13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等  数据传输
    14、支持APN数据专网业务
    15、安装灵活、使用方便、可靠
    16、支持多数据中心，自动切换
    17、适应低温和高温工作环境
    18、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
    19、复合式看门狗技术，永不当机
    20、整机低功耗技术，在线待机电流<20mA

（四）安全措施
    由于环保数据采集系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 
    数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。
    1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。
    2、用SIM卡的 性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
    3、可以为每个GPRS数据传设备单独配置 DTU ID号和密码，通过数据中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有数据中心分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
    4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。
    5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。

四  结论
    数据中心采用有线方式，租用静态IP目前费用约800~1500元/月。采集点采用GPRS无线方式，流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.01元-0.03元/KB，而包月制20元/月有1024KB流量，可满足环保局目前环保数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。
    对于环保局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当环保观测站和环保信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于环保采集工作的特点。
    因此, 采用GPRS构建环保数据采集系统，不仅能很好地满足环保信息采集的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。 

 

    

CDMA煤矿监测应用

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GPRS在煤矿瓦斯浓度监测系统的应用 
  关键字：CDMA DTU；GPRS网络系统；无线网络通信

一  引言 
    近年来，煤矿矿难事故屡屡发生，造成的原因有很多，其中不少是因为瓦斯爆炸引起的。自2005年二月十五日以来，国内相继发生五起一次 十人以上瓦斯事故，其中最近发生的山西朔州煤矿瓦斯事故共有六十九人罹难。2005年三月二十一日，召开了全国煤矿安全改造和瓦斯治理工作电视电话会议，要求各地进一步贯彻落实国务院第81次常务会议精神，进一步做好全国煤矿安全改造和瓦斯治理工作，以提高煤矿安全生产保障能力，扭转煤矿重特大瓦斯事故多发的被动局面。 
    瓦斯爆炸的主要原因是通风不良、存在各种引火源，思想麻痹和管理松懈等。当安装局部通风机位置不当或局部通风机供风不足时，就会加大了煤与瓦斯突出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯会进入大巷新鲜风流，达到爆炸界限，一旦出现引火源，就会发生瓦斯爆炸。这样，要防止瓦斯爆炸事故的产生，可以通过加强通风设备的管理，加大对瓦斯浓度的监测，严格控制各种引火源的产生和提高矿工及管理人员的思想意识等措施来实现。
    传统煤矿瓦斯监控系统通常分为两部分：井上部分和井下部分。采用 的GPRS可以在不改变井下部分的前提下，能够改变井上部分的传统布线方式，即采用无线传输代替有线传输，这样更适合于远距离数据传输。同时，还可以引入一种新的报警功能，可以将危险数据直接发送给有关负责人的手机，从而降低瓦斯爆炸事故的发生。 

二  CDMA简介 
    CDMA1X是一种新型的移动数据通信业务。CDMA1X是中国联通在完善优化CDMA网络建设过程中推出的第2.75代通信技术，它在目前的IS-95 CDMA网络的基础上进一步升级了无线接口，使其支持高速补充业务信道，从而可实现高速互联网接入服务。CDMA1X在传递速率、功能方面较GPRS具有突出的技术优势， CDMA1X 理论速率153.6Kbps，目前实际测试速率为80kbps，超过目前普通有线电话拨号上网的56kbps，是平均30-40kbps的CDMA1X数据传输的2-3倍。特别适合像金融交易、远程监测等行业的通信需求，完全取代过去传统的有线MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。
    CDMA1X无线传输数据有以下优势：
    1）CDMA1X用户可随意分布和移动自己的网点，无需担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的网点无需进行拉线、埋线等工作。较光纤或专线系统投资较少，设备安装方便。
    2）终端价格比较低。与DDN相比，较DTU或DDN专线Modem其终端价格便宜很多。
    3）CDMA1X资费便宜，计费合理。CDMA1X 资费包月比有线电话网络资费还便宜。福利彩票发行业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。CDMA1X还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在CDMA1X网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，既不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。
    4）CDMA1X能 地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。
    5）CDMA1X网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于CDMA1X网本身就是一个分组型数据网, 支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息）而言，网络接入更加直接方便。
    6）覆盖较好。比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD）而言，其网络覆盖是非常好的。

三、解决方案介绍
    传统的煤矿瓦斯浓度监测系统大体上可以分成两大部分：井下部分和井上部分。
井下部分主要通过各种现场监测设备（各种传感器，如风量传感器、负压(压力)传感器、一氧化碳传感器和矿用设备开停传感器等）来采集井下各种气体的浓度与含量、井下空气状况、设备的运转情况等数据，然后通过现场总线将数据传输到井上。在井上，井下传上的数据通过专线与煤矿安全管理办公室服务器和更高一级安全主管部门服务器连接。
    服务器上面运行的是监控软件，上面有井下每一个传感器的标签，所显示的数据通过上传数据的改变而不断刷新。同时，监控软件还可以对这些数据进行汇总、处理、分析和存档，可以作为相关负责人员决策的重要依据。并且监控软件具有超标自动报警功能，用来提示工作人员对应设备的故障或现场瓦斯浓度情况，以及时采取措施，避免重大事件的发生。
   
    1、远程CDMA1X网点：
    在本系统里面，并不是每一个现场的传感器都配有一个CDMA  DTU，因为现场的传感器在井下，它们所采集的数据通过总线的方式集中地上传到井上。通常现场的传感器上都带有串口，这样井下可以通过RS485总线来进行采集数据的传输。当总线上传到井上时，只需要通过一个RS485/232转换器就可以直接与DTU进行连接，因为DTU内嵌了完整的TCP/IP协议，为单片机、PLC、各种仪器仪表等设备提供全透明端口数据传输模式，直接可以将这些数据传送给具有固定IP地址的服务器上面。
    2、数据中心：

公网接入方案：服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的数据采集应用。
    专网接入方案：服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址，与CDMA网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当信息采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量数据采集应用。

（三）产品特性
    系统采用ZSD3220 CDMA DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国联通的CDMA网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。
    1、内置TCP/IP协议栈，针对CDMA网络优化
    2、提供CDMA无线数据双向传输功能
    3、提供RS232/RS485/RS422接口
    4、支持自动心跳，保持 在线
    5、透明数据传输：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输
    6、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接
    7、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能
    8、支持中心为固定IP或动态域名
    9、心跳报告时间间隔用户可设定
    10、支持点对点、点对多点、多点对多点对等  数据传输
    11、支持多数据中心，自动切换
    12、适应低温和高温工作环境
    13、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
    14、复合式看门狗技术，永不当机
    15、整机低功耗技术，在线待机电流<130mA

四、结论

    在传统煤矿瓦斯监控系统的基础上，采用CDMA DTU来代替井上部分总线，这样可以在煤矿瓦斯监控系统的建设过程中改变井上部分数据传输方式，不但可以节约大量的硬件成本、运行成本和维护成本，同时也增加了一种新的险情的报告方式，更有利于严重事故的及时发现与及时处理。

GPRS路灯监控系统

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GPRS点对点(多点)应用

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GPRS RTU点对点(多点)应用分析
  关键字:网络数传电台；GPRS点对点通信；无线多点通信

    和传统的数传电台一样，在很多实际应用中，需要设备间直接通讯，使用GPRS网络之间的点对点通讯比数传电台拥有更多的优势，没有距离限制，不需要主站轮询子站，主站可以同时接收各个子站的数据等。

                   

使用GPRS进行点对点传输需要解决的难题：动态IP问题.
    无论是CMNET接入还是CMWAP接入，使用普通SIM卡接入网络后都是动态IP地址，即每次拨号的IP地址都是动态分配的，不固定。这就给GPRS设备间直接通讯带来了前所未有的难题。在成都众山科技有限公司的GPRS网络数传电台GDS310D中，这一问题得到了圆满的解决，每一个设备都具有一个16位的 ID号，此ID号出厂时保证 ，并且用户不可修改，子站只需要设置主站的ID号和访问密码即可，不需要设置IP地址。
    以上问题解决后，点对点通讯已经没有任何障碍了，众山科技的点对点GDS310D采用TCP模式通讯，主站工作于Server模式，子站工作于Client模式，一个主站 支持多达18个子站的连接，通过压缩串口缓存还可以提供更多的子站支持。
　　主站工作于Server模式，在一个本地端口上侦听，等待子站的连接，主站不用设置子站的ID号，他接受任何合法子站的连接。主站收到的串口数据会发送给所有与主站建立了连接的子站。主站收到的任何子站的数据都会发送给串口上的用户设备。
    子站工作于Client模式，需要设置主站的ID号，子站上电后自动会与主站建立TCP连接，并且出现任何异常，子站保证自动重连，永远在线。
    主站与子站都支持Keepalive保活功能，能够探测到对端崩溃（如突然断电），子站探测到主站崩溃，会自动重连，主站探测到任何一个子站崩溃，释放TCP SOCKET资源，等待子站的连接。

使用成都众山的GPRS网络数传电台GDS310D，用户只需要购买一张普通手机卡即可，大部分地区的手机卡都是默认开通GPRS功能的，然后就是需要配置DTU参数，大部分参数都采用默认配置即可。用户需要作为主站使用的GDS310D的“通讯模式”设置为：P2P Server，需要作为子站使用的GDS310D的“通讯模式”设置为：P2P Client，“主站设备编号”参数只有作为子站使用的GDS310D才需要设置，设置为需要访问的主站GDS310D的本机设备编号。所有主站与子站设置相同的的访问口令，禁止其他非法子站的访问。其他串口参数根据用户设备使用的串口参数配置。

下面为一个主站和一个子站的配置示例，所有子站的配置都完全一样。
    

GPRS远程水文监测

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GPRS DTU在远程水文监测领域的应用案例分析
  关键字： GPRS DTU ；GPRS网络系统；无线网络通信

随着我国经济社会的发展，对水文信息不断提出新要求，水文 观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求；现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水文监测技术自动化的发展。
    在水文监测系统中，常常需要对众多的水位点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。通过GPRS无线网络进行数据传输，成为水文部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS网络及时发送到水文监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高水文部门的工作效率。 

一、水文监测自动化技术的应用和发展
    1、 水文监测的范围与内容：
    水文监测是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。
    监测范围：江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数。
    监测内容：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。
    2、 人工监测技术存在的问题：
    从水文传统的人工监测技术分析来看，主要存在以下问题：
    1） 记录方式以模拟方式为主，就是数字方式记录的也很难方便的输入计算机处理；
    2） 据处理基本靠人工处理判断，费时易错；
    3） 水文信息的采集、传输、处理的实时性和准确性较差，无法适应现代水文的需求。
    因此，要用自动化技术促进水文监测自动化的发展。
    3、 水位的采集和传输
    用于自动化监测的水位传感器主要有浮子式水位计、压力式水位计、电子水尺和超声波水位计等。这些传感器可以直接接到RTU上，自动监测水位参数。地下水位的监测与地表水相同。

    目前，省水文监测站与各采集点之间的数据通信主要采用手工抄录或PSTN电话线传输。采用电话线传输数据时，由于每次拨号都需要等待，速度慢，而且费用也较高。同时，由于各监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此需申请很多电话线，而且有些监控点有线线路难以到达。
    GPRS具有速度快、使用费用低的特点，其传输速度可达171.2kb/s。与有线通讯方式相比，采用GPRS无线通信方式则显得非常灵活，它具有组网灵活、扩展容易、运行费用低投，维护简单、性价比高等优点因此，目前正考虑采用GPRS无线传输方式解决污染源监测数据的实时传输问题。

二、方案优点
    中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建水文信息采集传输系统，实现水文信息采集点的无线数据传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。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为水文信息采集传输系统的数据通信平台。
    GPRS无线水文监控系统具备如下特点：
    1、可靠性高：
    与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。
    2、实时性强：
GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
    3、监控范围广：
    GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于水文信息采集点数量众多，分布在全省范围内，部分水文信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。因此采用GPRS网络是其理想的选择。

4、系统建设成本低：
由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。
    5、系统运营成本低：
    采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。

6、可对各监测点仪器设备进行远程控制：
    通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。
    7、系统的传输容量，扩容性能好：
    水文监测中心要和每一个水文信息采集点实现实时连接。由于水文信息采集点数量众多，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；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。
    8、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：
    虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

三、解决方案介绍：

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个水文数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。
    （一）系统结构
   
    1、水文信息采集点：
    现场监控点通过水文测报机自动采集水文信息，通过RS232或RS485接口与GPRS DTU终端相连，水文测报机采集到的数据通过GPRS DTU终端的内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。
    2、水文中心：
    公网接入方案：服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的数据采集应用。
    专网接入方案：服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当环保信息采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量数据采集应用。
    监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后 行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信安全性能。
    3、GPRS/GSM移动数据传输网络：
    水文测报机采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，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IP地址。

    （二）系统方案：
    各水文监测点使用成都众山科技有限公司的ZSD3120 GPRS DTU透明数据传输终端，通过移动GPRS网络与监控中心相连。各水文监测点的GPRS DTU使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡，同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联，以便识别和维护处理。信息采集中心运行监控系统软件，实时采集水文信息数据。

凡省水文局授权的信息采集点均可以使用本系统：
    1、水文信息监测点必须使用移动统一的APN卡，用户使用本卡只能用于与水文站数据中心通信。
    2、终端设备使用成都众山科技有限公司提供的GPRS移动数据通信终端。
    3、用户登记：符合省级水文局的规定。

    （三）产品特性
    系统采用ZSD3120 GPRS DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。
    1、内置TCP/IP协议栈，针对GPRS网络优化
    2、提供GPRS无线数据双向传输功能
    3、提供RS232/RS485/RS422接口
    4、符合ETSI GSM Phase 2+标准
    5、支持自动心跳，保持 在线
    6、透明数据传输：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输
    7、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接
    8、提供短信通道，内置Unicode国际编码转换表
    9、支持远程短信/电话唤醒
    10、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能
    11、支持中心为固定IP或动态域名
    12、心跳报告时间间隔用户可设定
    13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等  数据传输
    14、支持APN数据专网业务
    15、安装灵活、使用方便、可靠
    16、支持多数据中心，自动切换
    17、适应低温和高温工作环境
    18、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
    19、复合式看门狗技术，永不当机
    20、整机低功耗技术，在线待机电流<20mA

    （四）安全措施：
    由于水文数据采集系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 
    数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。
    1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。
    2、用SIM卡的 性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
    3、可以为每个GPRS数据传设备单独配置 DTU ID号和密码，通过数据中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有数据中心分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
    4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。
    5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。

四、结论：
    数据中心采用有线方式，租用静态IP目前费用约800~1500元/月。采集点采用GPRS无线方式，流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.01元-0.03元/KB，而包月制20元/月有1024KB流量，可满足省水文局目前水文数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。
    对于水文局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当水文观测站和水文信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于水文采集工作的特点。
    因此,采用GPRS构建水文数据采集系统，不仅能很好地满足水文信息采集的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。