关于NBIoT和GPRS的应用总结

第一篇：关于NBIoT和GPRS的应用总结

主要IOT技术要求与市场业务分布

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT使用授权频段基于运营商全球覆盖最为广泛的网络可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，享有更好的服务。

LoRa的诞生比NB-IoT要早些，LoRa工作在非授权频段，故不需要额外付费，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发，相对成本少。LoRa节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠，电池寿命更长

GPRS是通用分组无线服务技术的简称。对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率，相对链接时间长支付费用却低。GPRS可提供高达115kbps的传输速率，传输速率高。总结：IoT领域并没有一个没有争议的选择，每一个应用场景都有自己独特的需求和考虑。NB适合的业务，在于低频次的业务，最好是一天通信一次，其余时间最好能够休眠或者关机，从而实现低功耗，乃至网络容量的扩大。

从这个角度来说，NB适合三表(燃气表，水表，热力表)，垃圾桶监控，窨井盖监控，烟感监控，路灯监控，等等供电不方便，并且是不需要高频次通信的场合。至于GPS定位跟踪之类的产品，我们还是优先选择GPRS网络。网络层应用：

GPRS 属于长距离通讯，历史比较久远，除了手机通讯以外，包括POS机、共享单车、车载GPRS等移动应用均有较广的使用。是第二代的数字通信系统，以及之后的升级 3G、4G、5G等。

NB-IOT 属于中远距离通讯技术，工作频率在433MHz~912MHZ，有效通讯距离应该在5~10公里以内。是这两年由华为等通讯服务商牵头的标准，获得国家的支持，主要面向于物联网、智能家居应用，以及电表水表电网等国家基础设施上使用。

两者均基于蜂窝技术实现广域无线网络的标准，且均由通讯运营商铺设无线基站。简单来说，NB-IOT 与GPRS最大的区别在于，NB功耗远低于GPRS，这样可以解决很多应用领域供电麻烦，比如烟感报警器、电网故障检测仪、各类家居传感器&控制器、区域内物体移动监测（手环）、工业流水线监测等。

但NB也有自身的缺陷就是传输速率比GPRS要低，这是其技术的局限，所以并不能适合用于有高速率要求的领域，比如IP Camera、蓝牙音响、手机通讯等。

GPRS通讯模块：

1，是GSM的一种移动数据业务，是2G移动通信的数据传输技术。2，传输速率为几十kbps 3，永远在线，不会被呼入的电话打断

4，模块启动电流较大，典型供电电压3.8v，4.0V，4.2V，约2A，5，模块价格￥20-30 GPRS供电电路要求：

GSM/GPRS 模组供电设置在3.8V/2A 的规格主要考虑点：

1、一般模组供电电压最小3.4~4.2V，有3-400mV跌落电压要求；

2、一般模组正常工作电流0.8A左右，拨号瞬间会有持续几秒钟1.8A左右的脉冲电流。因此，ISL91107IR在0.8A左右转换效率最高，1.8A脉冲电流需要C9、C10提供一部分能量，同时尽量使模组供电电压尽可能最小，降低整个功率输出。

GPRS(SIM868、SIM808)模块采用单电源供电，VBAT 供电范围3.2 ～4.2V 之间，推荐电压为4.0V，模块射频发射时会导致电压跌落，这时电流的峰值最高会达到2A 以上，因此电源供电能力尽可能达到2A，并建议VBAT引脚并接大电容（电容根据供电IC 输出能力确定）。电源芯片选择上需要注意，如果外部输入电压与VBAT压差很大，建议选择开关电源, 当选用DC-DC时需注意EMI 干扰，建议串接磁珠以备调整；如果外部输入电压与VBAT压差不大，最好选用LDO。客户的产品需要过TA、CE、FCC等认证，推荐选择LDO供电。

为了增强模块电源抗干扰能力（主要抗浪涌，脉冲群，静电等），不至于在外界环境比较恶劣的情况下导致模块供电异常，建议根据实际应用在外部电源输入端加一些共模电感、TVS 管等器件，在VBAT供电芯片输出端加一些nf、pf 级电容，滤除干扰。电源隔离设计，从图3-1 中可以看出，在GPRS 模块的工作过程中，存在瞬间大电流的

情况，导致电压波动，产生开关噪声，这些是GSM 移动通信制式的固有特性。这种噪声会影

响GPRS 模块以外的电路，特别是模拟信号，以及音频处理电路。为了规避这种噪声，需要将GPRS 模块的电源和其它电路的电源做隔离处理。隔离措施可以是DC-DC 或者LDO 电路，或者电感搭建的LC 滤波电路。隔离电路可以参考如下原理示意图3-5。DC-DC 或者LDO，建议使用额定输出电流峰值大于2A 的电路。LC 滤波电路中，电感L 建议使用10μH，额定电流大于1.2A 的线绕功率电感。

参考电路网址，：https://blog.csdn.net/SharpQian/article/details/56013401

带锂电池供电的电源方案.pdf

GPRS在电力系统抄表中的应用

电力抄表的场景分为用户侧通信和配网通信系统。电力负荷监控系统频段采用230MHz+1.8GHz的TD-LTE专网。

用户电表的远程抄表采用过很多技术，包括GPRS、3G、LTE、PLC、Zigbee、433MHz等等，抄表频率的目标是15分钟一次采集和上传，每天96个点，以便实现电网的在线监测控制。

中国等居住集中的地方主要是采用集中式抄表，主要有电力光纤集抄和GPRS集抄(占比超过50%)，欧美等居住分散的地方主要采用独立抄表。由于电力抄表供电不是问题，数据量相对较大，目前尚未体会到电力抄表利用NB-IoT的迫切需求。

NB-IOT 1，NB-IoT，即窄带物联网（Narrow Band Internet of Things）。可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，部署成本低。2，一种新兴技术，覆盖面积广，低功耗广域网。

3，资费低，未来可能取代GPRS，NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益，期望能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。4，模块价格预计5美元。应用领域：

区别：

共点一：GPRS DTU与NB-Iot DTU作为不同网络制式的DTU，其工作原理和功能都是一样的，都是实现工业设备在户外与远程服务器双向透明传输数据。

共点二：应用领域大致相同，甚至可以无缝切换。GPRS DTU与NB-Iot DTU都适用于对传输速率要求不高的工业现场领域。

GPRS DTU与NB-Iot DTU的区别

第一，NB-Iot DTU的网络覆盖更强。NB-Iot在室内的覆盖能力很强，比GSM增强20dBm增益，相对应的在在覆盖区域的范围上比GPRS提升了100倍。网络覆盖的增强在农村，厂区，地下场所的部署上有很大优势。

第二，NB-Iot DTU具有更强的链接能力。举例说明，如果使用相同的基站，NB-Iot DTU比传统的GPRS DTU提高50-100倍的设备接入量。在实际应用中接入设备数的优势有极大作用。

第三，NB-Iot DTU具有更低的功耗。超低功耗在工业应用中是非常重要的，NB-Iot比GPRS拥有更低的功耗，它的电池可以待机5-10年不用更换，在一些需要长时间不能更换电池的场所，NB-Iot DTU可以说是极佳的选择。

第四，NB-Iot DTU具有更低的成本。目前在山东电信已经实现了NB-Iot99%的网络覆盖，而且这一趋势正在向全国扩展。NB-Iot DTU的低成本想体现在它可以跟传统蜂窝网络共用基础设备，不需要重建;在资费方面，NB-Iot的一年费用才30元钱左右。

第五，NB-Iot DTU具有更好的市场前景。GPRS已经面世很久，在国外很多国家地区面临逐步淘汰的现状。NB-Iot DTU拥有更好的前景。

第二篇：GPRS供水调度监测应用

GPRS供水调度监测应用

一、项目背景

城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。

城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。

城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。

目前，自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。

在城市供水调度监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高，总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。

在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。

二、方案选择

经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度监控系统，实现管网监控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。

GPRS供水调度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管网监控点之间快速，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，能满足城市、乡镇和跨地区的接入需求。由于监控点数量众多，分布在全省范围内，而且位置分散。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：

调度监控中心要和每一个监控点实现实时连接。由于监控点数量众多，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监控点的通信接入。

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，各管网监控采用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、管网监控点：

管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2、管网监控调度中心：

a）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管网监控应用。

b）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，当管网监控点数量增加，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网络传来的数据后先进行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：

管网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。各监控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, 并与监控点信息进行关联，以便识别和维护处理。信息采集中心运行监控调度系统软件，实时采集信息数据。

凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：

1、管网监控点GPRS DTU设备使用移动统一的APN卡，用户使用本卡只能用于与监控调度中心通信。

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：符合自来水公司的规定。

（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，保持永久在线

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

由于供水调度监控系统的特殊性，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卡的唯一性，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。

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，可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。

对于用户来说，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，当管网监控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，适合于供水调度监控工作的特点。

因此,采用GPRS构建供水调度系统，能很好地满足供水调监控的需求，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。

第三篇：GPRS城市供水调度监控系统应用方案

GPRS城市供水调度监控系统应用方案

城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。

一、项目背景

城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。

城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。

城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。

目前，自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。

在城市供水调度监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高，总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。

二、方案选择

经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度监控系统，实现管网监控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。

GPRS无线监控系统具备如下特点：

1、良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；

3、建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。

4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。

1、覆盖范围广。构建供水调度监控系统要求数据通信覆盖范围广，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。

由于管网监控点数量众多，分布在全市范围内，部分管网监控点位于偏僻地区，而且地理位置分散。采用超短波通讯方式，覆盖范围只有30多公里；而采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。

2、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。

3、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，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。

4、通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低，月通信费用将在200元之内。

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，监控中心计算机主机配置固定的IP地址，各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。

（一）系统组成1、管网监控点：

管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2、监控中心：

服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。

监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行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。

3、GPRS/GSM移动数据传输网络：

现场监控点采集的数据经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，通过移动的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统一的STK卡，同时监控中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行监控系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。

凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：

1、管网监控点必须使用移动统一的STK卡，用户使用本卡只能用于与监控中心数据通信功能。

2、终端设备使用中联视讯提供的GPRS移动数据通信终端。

3、用户登记：符合自来水公司的规定。

（三）产品特性

系统采用SG2000 系列GPRS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232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达171Kbps，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之间的数据采集和控制。

1、支持900／1800／1900MHz三频GSM/GPRS。

2、接口： RS232、RS485、PCMCIA。

3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。

4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系统。

5、支持透明数据传输与协议转换。

6、支持VPN安全功能。

7、安装灵活、使用方便、可靠。

（四）安全措施

由于供水调度监控系统的特殊性，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使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，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。

另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。

对于安全性要求非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。

1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对 整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。

2、利用SIM卡的唯一性，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、对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户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：通过VPN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

采用GPRS构建供水调度监控系统系统，目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.03元/kbyte，而包月制20元/月有1024 k流量，可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于用户来说，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，当管网监控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，适合于供水调度监控工作的特点，能很好地满足供水调监控的需求，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。

第四篇：GPRS水行业数据采集系统应用方案

GPRS水行业数据采集系统应用方案

随着我国经济社会的发展，对行业信息化建设不断提出新要求，对观测手段和方法以及水行业的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，也促进了水行业监测技术自动化的发展。在此方面易维就走在了水行业信息建设的前端。

一、水行业监测自动化技术的应用

1、水行业监测的范围与内容：

水行业的监测是传感器技术与采集、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。

监测内容：水位、流量、流速、压力和水质等。

2、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PLC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、解决方案介绍：

（一）系统结构

（二）GPRS无线网络与中心软件的连方式：

A、公网方案：

中心用一个服务器组作为中心接收，中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析服务。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务。

1)中心公网固定IP：监控点直接向中心固定IP发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。（当然固定IP费用比较贵，视客户财力决定）

2)中心公网动态IP+DNS 解析服务：大部分IP都是动态的，而且费用相对便宜。客户先与DNS 服务商联系开通动态域名，动态域名解析软件网址如下：（可以先申请免费的二级域名）88IP名解析http://www.xiexiebang.com 监控点先采用域名寻址方式连接DNS 服务器，再由DNS 服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。

如上图所示水文远程测控调度系统由调度中心、无线GPRS网络、远程终端单元（GPRS无线传输设备，PLC）几个部分组成：

1.远程终端单元

远程终端单元分散的分布在远程各个遥测点上，主要由GPRS模块、电源、天线、PLC及各种水行业传感器等几部分组成。PLC与现场仪表(传感器)相连，对现场仪表(传感器)的开关量、模拟量信号进行数据采集、处理、存储并通过GPRS模块向调度中心传送数据，接收并执行调度中心的命令。

PLC：根据客户要求选择使用品牌，如LG、西门子、三菱、欧姆龙等。

无线传输设备： LQ1200 GPRS DTU透明无线数据传输终端，通过RS232/RS485/TTL与水行业设备采集点的各个PLC连接，通过 GPRS网络,把数据传到调度中心。

2.调度中心

调度中心计算机处理系统是一个开放式实时应用系统，实现全部的数据处理工作。中心的功能有：数据收发管理、站点管理、水行业数据管理和系统管理。

数据遥测功能：定时巡测、手动巡测、随机抽测、分组召测。

遥控功能：控制RTU 开关量输出点的开、关状态、遥信开关状态。

参数状态管理功能：设置修改各测量数据上、下限值，通讯参数。

在线组态功能：新增数据采集点等参数通过组态定义即可完成。

数据库管理功能：对测得的数据建库，对数据进行处理，查询历史数据，报表打印。

数据显示功能： 能显示测量的各种数据、遥信开关状态、各种系统图形等，具有图形功能,模拟显示管网图、水厂工艺流程图等。

抢修修理、停水、管网冲洗等数据录入及统计。

数据共享功能：提供一个WEB站点，该WEB站点使公司宽带内部网的任意一台工作站只通过WEB浏览器就可以登陆查看所有监控点的实时数据和存储的任何时间段的历史数据。WEB 站点通过用户身份认证授权方式控制该用户可访问那些监控点的实时监控数据和存储的任何时间段的历史数据。调度中心系统管理员能增加、删除可访问用户，并对用户进行不同权限的授权。该WEB站点应能通过超链接方式联入公司统一平台。

三、专业的开发实施团队

第五篇：GPRS公网通讯[推荐]

GPRS公网通讯

GPRS应用中TCP/IP/PPP基本概念：（ＣＤＭＡ的原理与此差不多）

实际上GPRS DTU上实现的是协议栈是TCP/IP Over PPP。我们在使用时必须要有一些相应的概念。因此在下面我们就与SARO-3130P使用相关的一些事项作一些简要的说明，如果您想详细了解这些协议，请参见相关书籍：

1． 每一次SARO-3130P拨ATD*99***1#(或ATD*99***1#)之后其实都在采用PPP协议和移动的接入设备（一般是移动公司的一台特殊的GGSN路由器）进行握手，当PPP协议握手成功后，SARO-3130P都会获得一个动态IP地址。一般来说，每一次SARO-3130P下线后（挂断连接或者直接断电后）在重新进行拨号和PPP握手后取得的动态IP地址都是不一样的。但是移动公司可以通过为客户开通特定的APN和发行特殊的SIM卡，使得用这张SIM卡获得的动态IP地址每一次都不变。也就是说可以做到SIM卡和IP地址绑定。

2．我们在做测试时，应当注意到如下事实：在采用公网的Apn（“cmnet”）的条件下，如果我们用SARO-3130P主动向公网上的一个静态公网IP地址发起TCP连接，只要这个公网上的机器确实有侦听相应的端口，这样是可以连上的;但是相反地，如果是由公网上的静态IP向SARO-3130P动态获得的IP地址主动发起的TCP连接将不会成功。这个现象的原因是：实际上SARO-3130P获得的动态IP地址是移动的一个特殊的内部网段上的地址，这个特殊内部网段里的地址如果要和外部网（公网）的地址进行TCP通信，必须通过一个类似于TCP代理（或者NAT）的设备进行通信的转发。换句话说，这个动态地址对于网络上的其他机器来说是不可访问的。

3． 标准AT命令+CGDCONT的主要作用是指定Apn。Apn是Access Point Name（访问接入点）的缩写，移动通过开通特殊的Apn为行业客户提供Vpn(Virtual Private Net)服务。比如说，如果是要上公网（Internet）,应当使用“cmnet”作为Apn。又如，某企业向移动公司申请了Vpn服务，移动公司为其开通了一个Apn为“hxsw.gd”，则我们就应当用这个Apn来设置Gprs模块，格式如下： AT+CGDCONT=1,“IP”,“hxsw.gd”

4．确定一条TCP连接有4个要素，这4个要素是双方的IP地址和双方的TCP端口号，这也就是SARO-3130P为什么将本地端口、目的端口和目的IP地址结合起来作为连接的ID号（SARO-3130P在PPP握手成功后获得的动态地址只要不断线重连就不会改变）的原因。

5．使用TCP协议进行数据通信时，必须要经过三个阶段，第一个阶段是连接建立阶段，第二个阶段是数据收发阶段，第三个阶段是连接释放阶段：

1）.连接建立阶段：连接的建立又有主动连接和被动连接之分，一般来说客户机都是主动发起连接的，而服务器是被动接受连接的。

所谓的主动连接是指本方主动向远端发起连接请求，而被动连接指的是本方侦听一个端口，等待远端及其主动向自己发起一个连接请求并且进行回应并且最终握手建链成功。

在连接成功，切换到数据态后，我们可以通过OPEN命令帧控制SARO-3130P 进行主动连接。

当然，连接时要指定对方的IP地址和端口号。至于被动连接，SARO-3130P也可以支持，目前的程序只支持侦听一个端口。对方主动连接（SARO-3130P被动连接）成功后将建立一条新的通信连接，SARO-3130P将把这个被动连接成功的事件通知给上位机。

2）.数据收发阶段：当一条连接建立之后，我们就可以在这条连接上进行数据收发了。

我们可以使用SEND命令帧控制SARO-3130P进行数据发送。当然，发送时要指定连接号（通过本地端口、目的地址和端口唯一确定）。

对于对方发送过来的数据，SARO-3130P首先将其存储在自身的数据缓冲区中，然后将数据已到达此事件通知给上位机，上位机读取到数据已到达事件后，应当及时使用RECV命令帧控制SARO-3130P将相应连接上的所有数据通过串口读出，当数据读出后，这些数据原先占用的数据缓冲区空间将会被释放。注意，由于SARO-3130P的数据缓冲区有限（总量仅有25K Bytes）,所以，对于对方发来的数据，上位机一定要及时读出，否则数据越积越多，可能会导致数据缓冲区溢出，丢失数据。

3）.挂断连接阶段：当一条连接上的所有数据都已经收发完成了，不再需要这条连接时，就可以把连接给挂断了。

和连接建立阶段相类似，挂断也分为主动挂断和被动挂断。

我们可以使用RSET命令帧控制SARO-3130P进行连接的主动挂断。

如果连接被对方主动挂断，SARO-3130P将会把这个事件通知给上位机进行处理。

ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ行业应用中的TCP与UDP的比较！

中国移动、中国联通推行的GPRS网络、CDMA网络已覆盖大量的区域，通过无线网络实现数据传输成为可能。无线Modem采用GPRS、CDMA模块通过中国移动、中国联通的GPRS、CDMA网络进行数据传输，并通过TCP/IP协议进行数据封包，可灵活地实现多种设备接入，工程安装简单，在工业现场数据传输的应用中，能很好的解决偏远无网络无电话线路地区的数据传输的难题。同传统的数传电台想比较，更具有简便性、灵活性、易操作性，同时还降低了成本，无线Modem传输方案是现代化工业现场数据传输最好的选择方案。

目前中国移动、中国联通提供的GPRS网络、CDMA网络的数据传输带宽在40Kbps左右，且受带宽的限制，数据采集方案最好采用于主动告警、数据轮巡采集、告警主动回叫等对传输带宽占用较少的采集方式。同时考虑对前置机实时采集方案的支持，无线Modem传输方案只能作为目前传输方案的补充。

随着无线通讯技术的不断发展，无线传输数据带宽将不断提高，采用3G无线网络，数据传输带宽将达到2M，无线传输方案将逐渐成为监控传输组网的主要应用方案。

目前，由于GPRS和CDMA固有的特性，在各个领域中GPRS和CDMA的应用也越来越广泛，但是关于传输中使用TCP/IP协议还是UDP协议，却争论很多。

这里先简单的说一下TCP与UDP的区别：

1。基于连接与无连接

2。对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）

3。UDP程序结构较简单

4。流模式与数据报模式

5。TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证

另外结合GPRS网络的情况具体的谈一下他们的区别：

1。TCP传输存在一定的延时，大概是1600MS（移动提供），UDP响应速度稍微快一些。

2。TCP包头结构

源端口16位

目标端口 16位

序列号 32位

回应序号 32位

TCP头长度 4位

reserved 6位

控制代码6位

窗口大小16位

偏移量16位

校验和16位

选项 32位(可选)

这样我们得出了TCP包头的最小大小.就是20字节.UDP包头结构

源端口16位

目的端口16位

长度 16位

校验和 16位

UDP的包小很多.确实如此.因为UDP是非可靠连接.设计初衷就是尽可能快的将数据包发送出去.所以UDP协议显得非常精简.3。GPRS网络端口资源，UDP十分紧缺，变化很快；而TCP采用可靠链路传输，不存在端口变化的问题

工业场合的应用一般都有以下特点，1。要求时时传输，但也有一些场合是定时传输，总的来说在整个传输过程中要求服务器中心端和GPRS终端设备能相互的、时时的传输数据。

TCP本身就是可靠链路传输，提供一个时时的双向的传输通道，能很好的满足工业现场传输的要求。但是GPRS网络对TCP链路也存在一个限制：此条链路在长时间（大概20分钟左右，视具体情况而定）没有数据流量，会自动降低此链路的优先级直至强制断开此链路。所以在实际使用中也会采用心跳包（一般是一个字节的数据）来维持此链路。

UDP由于自身特点，以及GPRS网络UDP端口资源的有限性，在一段时间没有数据流量后，端口容易改变，产生的影响就是从服务器中心端向GPRS终端发送数据，GPRS终端接收

不到。具体的原因就是移动网关从中作了中转，需要隔一定时间给主机发UDP包来维持这个IP和端口号,这样主机就能主动给GPRS发UDP包了并且我在测试中发现,这个间隔时间很短,我在1多分钟发一次UDP包才能够维持,但是再长可能移动网关那边就要丢失这个端口了,此时如果主机想主动发数据给GPRS,那肯定是不行的了,只有GPRS终端设备再发一个UDP包过去,移动重新给你分配一个中转IP和端口,才能够进行双向通讯。

2。要求数据的丢包率较小。有些工业场合，例如电力、水务抄表，环保监测等等，不容许传输过程中的数据丢失或者最大限度的要求数据的可靠性。

从这一点来看，很显然在无线数据传输过程中，TCP比UDP更能保证数据的完整性、可靠性，存在更小的丢包率。在实际测试中也是如此。以厦门桑荣科技有限公司提供的GPRS终端设备为例：TCP的在千分之9，UDP的在千分之17左右。

3。要求降低费用。目前有很大部分GPRS设备的应用都是取代前期无线数传电台，除了使用范围外，其考虑的主要问题就是费用。能降低费用当然都是大家最愿意接受的。和费用直接相关的就是流量了，流量低，费用就低了。

虽然TCP本身的包头要比UDP多，但是UDP在实际应用中往往需要维护双向通道，就必须要通过大量的心跳包数据来维护端口资源。总的比较起来，UDP的实际流量要比TCP还要大。很多使用者在初期的时候并不了解UDP需要大量心跳包来维持端口资源这个问题，往往都认为UDP要比TCP更节省流量，实际上这里存在着一个误区。

4。在某些特定的应用场合，例如一些银行的时时交互系统，对响应速度要求很高，此时数据传输频率较快，不需要大量心跳包维持UDP端口资源，采用UDP就比较有利了。

5。在目前的1：N的传输模式中，既有多个GPRS终端设备往一个服务器中心传输数据，此时采用UDP会比TCP要好的多，因为UDP耗用更少的系统资源。但是在实际应用中却发现，很多用户还是采用TCP的传输方式，建立二级中心1：A（1：N），即每一个分中心对应N/A台设备，独立处理数据，再统一将数据传送到主中心。这样既能保证了传输过程中采用了TCP的传输协议，又能很好处理了中心服务器的多链路的系统耗用的问题。

总的来说，TCP/IP协议更能满足目前各行业对远程数据传输的要求，它提供更稳定更便利的传输通道，很好的满足了远程数据传输的要求。桑荣公司所有ＤＴＵ产品都支持ＴＣＰ和ＵＤＰ协议，客户可以自行选择．