自动化水质监测系统

   移动通信和Internet技术的发展正在给社会带来深刻的变化，而GPRS无线数据传输技术的成熟使它在许多行业中得以应用，这也为测控系统的数据传输提供了一种新的手段。

   本方案将介绍一种新型的无线自动水质监测网络。该网络突破传统自动水质网络信息采集和传输等方面的弱点，结合移动无线传输和Internet技术，使用GPRS数据终端实现水质监测的自动化、无线化。

   针对其特殊的行业特征，为其提供了基于跨市VPMN、IP专线、短信直联、GPRS企业接入、自动水质监测等在内的企业内部管理和移动办公、客户服务、行业管理系统管理相结合的移动通信整体解决方案，进一步加速了其信息化进程。

自动水质监测网络

   自动水质站是由电子设备或计算机控制的自动进行水质观测和资料收集传输的水质站。从数据传输方式上分通常有两种形式：通过有线网络发送信息的水质站和通过GPRS无线方式直接发送信息的水质站。将多个水质站数据信息利用有线或无线方式连接至数据中心处理系统就构成了自动水质监测网络，通常它采集到的数据是多要素的水质信息。我们这里所介绍的水质监测网络采集的是单要素水质信息，通过扩展自动站的传感器系统即可实现多要素信息采集。

GPRS概述

   GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称。它采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。它具有“高速传输”和“永远在线”的优点。

1. 极速传送，移动新干线

    电路交换数据业务（简称CSD），速率为9.6Kbps，GPRS的zui高速率可达115.2Kbps

2. 永远在线、费用低廉、我行我素

    除了速度上的优势，GPRS还有“永远在线”的特点，即用户可随时与网络保持。

3. 按流量计费、使用成本低

    GPRS数据服务可以按流量、时间或包月固定费等方式收取。对营运商来说，提供数据服务的成本基本按流量产生，中国移动则采取分段计费（流量）的价格模式，这样就大大降低了用户在使用GPRS进行数据传输时的成本，尤其是在数据采集与监控系统中。

四要素构建完整系统

该自动水质监测网络是由自动水质站、数据通信网络（有线和无线两种方式）、数据中心工作站及其局地计算机网络组成的自动水质数据采集系统。

1. 自动水质站

● 通过有线网络发送信息的水质站

自动水质站作为系统的端站安装于各个观测点，由传感器单元和单片机系统构成，并配有局地微机系统。与此同时，有线水质站中单片机把传感器获得的水质信息用串行通信的方式送到局地微型机算机，计算机再把数据进行处理和编码，然后通过互连网把数据信息送到有固定IP的数据业务中心站。在这一过程中，需要开发局的计算机数据处理和发送软件，从而进行数据传送。同时数据业务中心站要有对应的服务器端数据，才能接收软件并实现其数据接收和保存。

● 通过GPRS无线方式直接发送信息的水质站

无线自动水质站主要由传感器单元、单片机系统和GPRS数据终端单元构成。系统中GPRS无线数据终端（DTU）采用GPRS无线DDN数据终端。每个模块在使用时需要安装SIM卡，和手机一样，这个SIM卡在移动网中具有惟一的ID。此外，该终端还支持双频GSM/GPRS、符合ETSI GSM Phase 2+标准、采用实时时钟、支持A5/1&A5/5加密算法，为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟数据通信网络。

GPRS DTU模块还带有20Pin用户数据接口，以便对模块供电和进行数据交换。对外数据线的连接和数据交换方式与RS-232类似，同时该系列大多型号支持+7.5~+26V DC电源，方便在更多场合安装使用。在终端所有连接完成之后，通过终端内置的设置、管理与调试工具对GPRS数据终端进行管理，便于用户在使用前配置相关参数和在调试过程中灵活地改变相关参数以及软件升级和简单的测试。

自动水质监测网络无线数据传输部分采用中心点多点的方式。自动水质采集配备有多个设备，它们用各自的GPRS数据终端将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线GPRS网络，由移动服务商转接到Internet，zui终通过各种网关和路由到达统一的数据处理中心工作站。需要指出的是GPRS终端向数据业务中心发送数据是间断性发送，同时根据其需要可调整发送数据的频率，这在一定程度上也降低了无线信息传输费用。另一方面，在整个无线网络设计过程中首先要解决的关键问题是：如何进行水质信息采集单元与GPRS终端的连接，如何根据具体无线网络情况合理设置，如何进行数据打包发送并在数据中心工作站实现接收。

2. 数据处理中心工作站

数据处理中心工作站是整个网络系统的主控部分,由一台主服务器和三台数据处理服务器组成。主服务器安装Windows Server 2008操作系统，并安装了SQL Server 2008数据库管理软件。所有来自终端自动水质站的数据经过网络首*入具有固定的IP地址的主服务器，但考虑到服务器的稳定运行问题通常不允许在服务器上安装其他应用软件（为了降低主服务器的负荷），系统中需另外增加三台服务器来分担主服务器的数据处理任务。这四台服务器共同构成类似于内部局域网的数据中心工作站（DSC）。虽然数据中心站有多台服务器，但它对外部公网只提供一个IP地址，因此在架设过程中采用了一种网络地址转换（NAT）技术。NAT端口映射功能将一台主机的假IP地址映射成一个真IP地址，当用户访问提供映射端口主机的某个端口时，服务器将请求转到内部提供这种特定服务的主机。可以让内部网络中某台机器对外部提供WWW服务，而不是将真IP地址直接转到内部提供WWW服务的主机。

三台处理服务器分别处理来自不同端口的信息，来自无线自动水质监测站的信息经主服务器的端口映射到无线数据接收处理服务器接收，然后再送回主服务器保存在SQL数据库；通过有线方式接收信息的任务则由有线接收处理服务器来完成。zui终WWW服务器从主服务器上调用SQL数据库，将水质信息在Web页上实现动态更新显示，以供外部用户通过Internet访问。

3. 软件设计

软件设计主要指利用计算机语言开发数据中心站上的数据接收和处理软件。对于有线数据传输方式，利用C#.net开发出客户端（局地计算机）数据发送软件和服务器端（有线数据接收处理服务器）数据接收软件—软件中数据的传输采用了Winsock方式。

对于无线数据传输方式的软件开发，使用了GPRS厂商提供的开发工具包。当从网络上收集到某个水质站发来的信息后，经过一系列处理后把数据存入SQL数据库。

 zui后，在WWW服务器上利用ASP（Active Sever Pages）开发出Web页面供外部用户访问。

4. 系统优点

    1）设备安装简单、迅速、灵活，通过Internet网络随时随地构建覆盖全国的虚拟移动数据通信网络，降低投资成本；

    2）数据通信不受地形条件限制，不受雨衰影响，无线通信服务费率较低，节省了遥测系统的运营成本；

    3）传递信息具有实时性和双向性；信道质量稳定、可靠，满足水质数据传输高可靠性的要求；

    4）系统容量大、通信时间短、畅通率高、安装方便、适应不同的环境。

河南迅景科技有限公司迅景水质监测系统可有效接入各类水质传感器，一体式水质监测设备可实现多种水质参数监测，也可按照用户要求定制，搭配不同品牌传感器。系统可实现GIS定点水质监测和移动水质监测。可接入我公司的移动水质监测船，可临时投放水质监测设备，无需电源接入。方便快捷，解决水质监测。