基于GPRS技术的远程控制供水系统研究

李文杰

(贵州省公路工程集团有限公司)

1 GPRS 无线远程控制供水系统组成

GPRS 无线远程抄表系统由监控中心、通信平台、监测终端以及数据采集点组成(见图1)。

图1 GPRS 无线远程抄表系统组成

1.1 监控中心

系统软件的计算机(服务器或PC 机)是监控中心的主要组成部分，配置一个固定或动态IP 能连入Internet 和数据采集端进行数据通信。当电表数据采集点数量增加，由于DDN 专线可提供较高的带宽，数据通信更加安全的话监控中心可以采用DDN 专线与GPRS 网络相连，满足监控中心不用扩容的需求。GPRS 网络传来的数据后先进行AAA 认证，配电中心RADIUS 服务器传送到配电中心计算机主机，进行数据处理，并通过系统软件对数据进行还原显示。配电中心计算机主机对电力数据进行校验、计算、存储、分析、管理，还可以进行业务管理和计费管理等，同时对用户使用情况实时监控，可对异常情况进行告警。

1.2 通信平台

相比于其他通信方式(见表1)，GPRS 通信方式运行成本低，覆盖范围广，传输速度高，操作方式并行，实时性强。GPRS 网络空中接口功能模块处理水表集中器采集到的数据，对其进行综合解码，通过GPRS 无线数据网络以公网数据传送的格式进行传输，最终传送到用水管理部门。

1.3 监测终端

居民小区是水表数据采集点，水表SPI 接口与GPRS 透明数据传输居民用户的用水数据。协议封装后发送到GSM网络，实现水表数据和数据中心系统的在线连接，是通过GPRS 透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理，以及通过GPRS 网络传送至用水管理部门的远程抄表系统。

表1 几种远程传输通信方式性能比较

GPRS 直接连接到水表上，实现实时传送到用水管理部门有关水表参数的采集、存储、预处理或并将采集到的水表数据，既可支持单个水表，也可以同时支持多个水表;此外，水表集中器还可对水表进行控制操作，将用水管理部门发送的遥控指令传给水表控制模块。

1.4 数据采集点

居民小区的信息中心是水表数据采集点，通过RS485 接口与双绞线连接到水表集中器，居民用户的用水数据由付费水表实现。首先，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 网络和GPRS 网络，将数据传送至水力公司，实时在线连接水表数据和数据中心系统。

2 安全可靠性

2.1 IP 过滤技术

因此所有的非法用户只有先穿过了CMNET 的安全防护才有可能访问到本系统，这一过程就好像将系统置身于CMNET的防火墙保护之下，但对于安全措施非常强大的CMNET 网络来说，这将是非常困难的。所有访问客户的IP 必为GPRS 子网内的IP ，这是因为监控中心服务于GPRS 子网用户，因此必须通过CMNET，所有的用户才可能访问该服务器。因此，GPRS 无线远程控制供水系统往往对所有接受的数据包进行过滤，采用IP 过滤技术，抛弃掉所有的非法IP 数据报表。

2.2 身份授权和密码认证体系

由于该系统访问客户是预先确定的，是一项专业化的服务系统，在系统中采用了用户ID 和密码验证技术也正是利用这一特点。针对客户端储存的的MAC 地址以及密码，系统首先检测其IP 过滤的数据包，再验证其ID 号和密码。这一步极大地增加了系统的安全性，因为对于该系统以外的非法用户，不能获得合法的MAC 密码和地址。

不得不看到，由于系统处于GPRS 子网以外，采用IP 过滤技术尽管可以防止一些非CMNET 网段用户的侵袭，对于那些利用IP 伪装技术的非法用户则无法识别，这是因为IP过滤只能起到简单的安全防护。

2.3 数据安全加密通道

在客户端和服务器端建立加密数据通道，为了保证私有数据传输的安全性，系统采用标准的SSL 数据安全通讯协议;为了使得数据在任何网络出错时都可以得到保证的高可靠性，在应用层系统植入高可靠性的加密算法;为了保证数据传输过程中的完整性，防止数据被篡改，通过MD5 算法，实现对所有发送报文的数字签名。

2.4 访问过程跟踪

对于用户身份、IP、时间、数字签名、操作事项等信息，系统对其访问过程进行日志记录，目的是将详细、完整、有效的操作证明提供给系统管理人员。

［1］王燕红，谢东，张学忠. GPRS 通信技术在供水管理自动测控系统中的应用［J］.新疆水利，2005，(2).

［2］徐玲玉. GPRS 通信技术在供水工程中的应用［J］. 水科学与工程技术，2006，(10).

［3］刘裕伟，刘景彬，姜怀玺. GPRS 技术在供水测控系统中的应用［J］.水利技术监督，2010，(4).

［4］杜金旺. 基于GPRS 的恒压供水系统［J］.自动化技术与应用，2009，(7).