无线通信远距离输水工程探讨

无线通信远距离输水工程探讨

河北省南水北调配套工程是指从中线总干渠分水口门至城市自来水厂入口的输水工程，建设任务是通过总干渠40座分水口门，向48个受水目标提供生活、工业用水，全年引水量为37.69亿m3，输水线路总长961.58km，总投资121.89亿元。南水北调输水工程建设了完善的自动化监控系统，有效地保障了输水工程的稳定运行。

1南水北调配套工程通信系统

通信系统是整个自动化监控系统的重要组成部分，是连接监控端与信息处理中心的桥梁，是整体监控系统的信息传输要件。通信系统设置干渠管理处通信中心和现地监测站通信终端两层。通信中心负责自动化系统的数据通信业务，向下采集各现地监测站数据信息，采集设备运行状态、放水流量及用水计划等。现地监测站通信终端层由各管理所、泵站、分水口、闸阀站等组成，完备的通讯系统可以实现数据、图像、语音无缝传输功能。通信系统中通信中心和现地监测的通信采用了以光纤为主通信通道，无线GPRS为备用通道的双重通信方式。河北省南水北调配套输水工程通信系统按传统方式采用了专网专线的建网模式，以容量大、稳定度高、传输距离长的16芯单模光纤作为传输介质。但在实际的应用中，考虑到光纤系统虽然速度快，传输稳定，但存有着易被破坏的缺点，在光纤布设中也容易出现因为铺设工艺的不完善导致光纤缺损、光纤布网失败或数据通道间断等情况。在河北省南水北调自动化监控系统的建设中，为保证监控系统的正常运行，以建立可靠的通信通道，保证数据传输的高可靠性。根据现有通信技术的发展趋势及应用现状，在现有光纤通信主通道组网的基础上，应用中国移动通信公司GPRS无线网络来作为通信系统的备用通道，对光纤通信系统进行补强建设，进一步确保整个监控系统数据传输的无缝采集、实时传送、准确处理。

2GPRS无线通信通道建设思路

2.1GPRS通信网络GPRS网络是中国移动通信公司的第2.75代通信技术，理论速率172.1kbps，目前实测速率150kbps，特别适合远程监测等行业的通信需求，可以取代光缆通信方式。GPRS无线通信网络具有以下优势：（1）建设监测点无需进行拉线、埋线等工作，可随意分布和移动通信网点。（2）资费便宜，计费合理。传输数据才计费，占线不计费。（3）网络覆盖较好。通信质量稳定可靠，永不掉线。（4）网络接入速度快，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。

2.2系统工作原理河北省南水北调配套输水工程监测系统建设有南水北调管理处通信通道、现地监测站、控制设备等。管理处通过主光纤通信通道与现地监测站通讯，进行监测数据的传输与汇集，同时，建设有GPRS无线通信备用通道系统，做为主光纤通信通道的有效补充。GPRS无线通信系统由通信中心和现地监测站终端两部分组成。因为GPRS无线通信是基于中国移动通信公司IP地址的数据分组通信网络，通信中心GPRS无线智能终端配置固定的IP地址，可与对应的现地监测站采用GPRS无线智能终端进行一对一通信。现地监测站设备的数据首先由前置机/数据服务器传送，经处理、存储后，经GPRS无线智能终端进行UDP协议或TCP/IP协议封包和无线调制解调，通过GPRS网络向通信中心发送。通信中心服务器的数据通过串口服务器至GPRS无线智能终端，进行TCP/IP协议封包和无线调制解调，再通过GPRS网络发送到现地监测站的RTU。现地监测站的GPRS无线智能终端直接连接在网络通讯管理设备系统上，和光纤通信设备处于同一局域网络的同一层级，设置光纤网为主通道、GPRS无线网络通信为备用通道。通信中心和现地监测站一对一的联网方式，通信中心使用GPRS无线智能终端通过GPRS网络和对应现地监测站的GPRS无线智能终端进行数据通信。节点统一使用中国移动通信公司固定的GPRS网络APN，SIM卡绑定固定的IP地址。

2.3系统组成结构

2.3.1组网方式GPRS无线通信通道备用系统由现场监测设备、GPRS

智能终端、高增益无线天线、电源系统、安全系统、中国移动APN专

用网络、接收系统、信息处理中心等部分组成。

2.3.2管理处通信中心通信中心使用多个GPRS无线智能终端分别和各个现地监测站的GPRS无线智能终端构成一一对应的联网关系，建立各

自的联网通道。无线智能传输机内嵌中国移动公司的SIM卡，绑定GPRS网络专用APN子网接入点的中国移动通信公司固定IP地址（地址范围由当地移动公司网络运行部分配）和现地监测站的GPRS无线智能

终端进行通信。

2.3.3现地监测站（管理所、分水口、各级泵站）现地监测站的GPRS

无线智能终端和光纤接口的路由器处于同一局域网络，设置光纤网为

第一通道、GPRS无线网络为第二通道，在光纤通信通道出现问题的时候，数据传输网络会智能自动切换到GPRS通信通道，保证监测数据的

实时传输。现地监测站设备通过RS232接口与GPRS无线智能终端自动

采集现地监测站自控设备相连，通过内置嵌入式程序对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS网络。

3系统安全分析

3.1GPRS通信APN网络现地监测站采集的数据经GPRS无线智能终端对数据进行解码处理，转换成在GPRS网络数据传送的格式，向中国移动

发出GPRS登录请求，根据请求中的APN，SGSN向DNS服务器发出查询

请求，找到与专用数据平台连接的GGSN，并将请求通过GTP隧道封装

送给GGSN，GGSN将认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）通

过专线送至Radius进行认证，Radius认证通过后，由Radius向GGSN

发送确认信息，监测站得到相对应的IP地址，就可以携带数据包，对GPRS专网系统平台进行访问并传输数据。

3.2GPRS无线智能终端GPRS无线智能终端基于中国移动GPRS无线网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232接

口可直接与计算机、智能仪表、数据采集设备等连接，满足通信中心