GPRS網絡及在水文自動測報系統中的應用綜述

周 妍

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

GPRS網絡及在水文自動測報系統中的應用綜述

周 妍

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

隨著我國經濟社會的發展，對水文信息不斷提出新的要求，水文觀測項目和內容不斷增加，對觀測手段和方法以及水文監測技術的研發和應用提出了越來越高的要求;現代電子技術、傳感技術、通信技術和計算機技術的迅速發展，也促進了水文監測技術的自動化的發展。在水文監測系統中，常常需要對眾多的水文點進行實時監測，大部分監測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在環境較惡劣的地區，通過電話線傳送數據往往事倍功半。用GPRS無線網絡進行數據傳輸，已成為水文測報通信傳輸的主要方式。

水文監測;GPRS;水文自動測報;數據傳輸;特點;運行應用

1 前言

水文自動測報系統是應用遙測、通信、計算機和網絡等技術，完成流域或測區內固定及移動站點的降水量、蒸發量、水位、流量、含沙量、潮位、風向、風速和水質等水文氣象要素以及閘門開度等數據的采集、傳輸和處理的信息系統。

在建設水文自動測報系統及防汛指揮系統水情分中心的工程中，數據遠程傳輸是必不可少的環節。實現遠程數據傳輸的通信手段有許多種，它們主要是:超短波通訊、短波通訊、有線PSTN通信、GSM通信(分SMS和GPRS兩種方式)、CDMA、光纖通信以及衛星通訊(含多種衛星通道)等。隨著公網通信事業突飛猛進地發展，還將進一步出現新的數據業務通訊方式。

2 GPRS概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱，是GSM Phase2.1規范實現的內容之一，是GSM的重要發展，是移動通信從第二代到第三代的過渡。GPRS集成了網絡協議IP(Internet Protocol)、X.25協議和ITU的定向連接協議。GPRS是依托于GSM德無線分組交換網，不同于普通GSM通信處在TDMA幀結構的8個時隙中，它可以符合應用多個時隙于數據傳輸業務。

3 GPRS網絡的特點

中國移動GPRS系統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上構建水文信息采集傳輸系統，實現水文信息采集點的無線數據傳輸。GPRS無線移動通信網絡具有穩定可靠、覆蓋面廣、網絡能力強、通信費用低、不受地域限制、數據實時性高等優點，相對于GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式具有如下優點:

3.1 實時在線

GSM撥號網絡斷線后必須重新撥號才能再次接入網絡。GPRS隨時都與網絡保持聯系，無需為每次數據的訪問建立呼叫連接;GPRS網絡具有永遠在線的特點，GPRS無線終端一開機，就已經與GPRS網絡建立了連接，每次登錄網絡，只需要一個激活過程，一般僅需1～3 s，無需輪巡就可以同步接收，處理多個或所有監測點的各種數據，可以很好地滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。而GSM撥號方式接入網絡需要撥號、驗證用戶姓名密碼、登錄服務器等過程，至少需要8～10 s甚至更長的時間。

3.2 建設成本低

無線移動網絡利用電信公共GPRS/GSM移動通信網作為監測數據的傳播媒介，不需要投資建立和維護通信設施和通信基站，也不需要另外敷設網絡，且安裝使用簡單方便。

3.3 監測范圍廣

無線移動網絡采用GPRS/GSM無線移動通信技術，使得監測點不受通信線路和地區的限制，數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入要求。

3.4 具有良好的可擴展性

目前GPRS/GSM網絡已覆蓋絕大部分地區，基本不存在盲區，可實現大范圍的在線監控，滿足水文信息采集傳輸系統對覆蓋范圍的要求，目前覆蓋面還在高速發展。

3.5 系統傳輸容量大

水文自動測報系統中心站和每一個遙測站要實現實時連接，由于水文數據信息采集點數量較多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

3.6 數據傳送速率高

GPRS速度 10倍于 GSM，數據傳輸最高速率可達171.2 kbps，在現有網絡條件下平均速率為20～40 kbps。每個水文信息采集點每次數據傳輸量在10 kbps之內，GPRS完全能滿足本系統數據傳輸速率的要求。

3.7 運行費用低

GSM按上網時間計費，而GPRS計費以通信的數據流量為主要依據，按照APN接入點的流量收費，體現了“得到多少、支付多少”的原則。沒有數據流量傳遞時，用戶即使掛在網上也是不收費的，費用低廉，無漫游費(由用戶根據運行情況選擇)。

3.8 安全性高

GPRS通信還具有保密性高、可靠性高、抗干擾能力強等特點，通過申請，移動公司將提供專用的APN，并采用專線接入的方式，保證了監測數據傳輸的準確性和及時性。

4 GPRS在水文測報系統中的運行

水文自動測報系統中，應用GPRS傳輸數據，系統各遙測站需配置具有GPRS功能的通信模塊和開通GPRS業務的SIM卡。系統工作流程是;測站通信模塊加電后，自動登錄到移動GPRS網絡，然后按規定撥號登錄GPRS移動通信網CMNET，登錄成功即表明遙測站與互聯網連接成功，就可以采用TCP/IP協議傳輸數據。

圖1 GPRS通信組網結構示意圖

采用GPRS傳輸水文數據的系統一般采用自報式。移動公司給各遙測站的GPRS通信模塊一般只分配動態IP地址。在中心站需設一臺具有申請到固定IP地址的GPRS通信模塊接收數據，也可以喝移動中心之間通過專線連接。當遙測站數量較多時，使用這種結構，有利于降低傳輸時延。對于數據量小的水情數據傳輸，使用GPRS按流量計費方式，有利于降低運行費用。

5 結語

采用GPRS無線通信技術，不僅能夠很好地滿足水文信息采集傳輸的需求，而且作為網絡運營商的移動通信公司也將因此獲得業務穩定的集團用戶，隨著用戶數量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調動了運營商的積極性，符合網絡建設和網絡應用同步發展的要求。

［1］ 中華人民共和國水利部.SL61－2003水文自動測報系統技術規范［S］.北京:中國標準出版社，2003.

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1007－7596(2011)05－0070－02

2011－02－16

周妍(1978－)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師。