簡析GPRS技術(shù)在水利監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著水利監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展，對監(jiān)測手段和方法提出了更高的要求，以人工為主的傳統(tǒng)水利監(jiān)測模式，已無法滿足現(xiàn)代水利監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的需要。現(xiàn)代高科技的迅速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得水利監(jiān)測系統(tǒng)逐漸向著網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。從水利監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際需要出發(fā)，結(jié)合移動(dòng)無線傳輸和Internet技術(shù)，應(yīng)用GPRS技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了水利監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)化和無線化。

關(guān)鍵詞：水利監(jiān)測系統(tǒng)；GPRS技術(shù)；數(shù)據(jù)傳輸；應(yīng)用研究

中圖分類號： TV 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水利工程在國民經(jīng)濟(jì)中所起的作用越來越大，水利監(jiān)測事業(yè)更是成為了影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。GPRS技術(shù)具有可靠性高和成本低廉的優(yōu)勢，GPRS技術(shù)在水利監(jiān)測系統(tǒng)中的運(yùn)用，使水利監(jiān)測實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化管理和智能化操作。水利監(jiān)測存在著監(jiān)測點(diǎn)多、地理位置分散、位置較偏僻〔部分測點(diǎn)）等實(shí)際情況，通過GPRS技術(shù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠?qū)赡芑蛘诎l(fā)生的險(xiǎn)情、汛情、災(zāi)情進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，準(zhǔn)確判斷狀態(tài)，及時(shí)采取預(yù)防和補(bǔ)救措施，為水利部門的決策和減少災(zāi)害帶來的損失爭取了寶貴的時(shí)間，更好的保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也保障了社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 GPRS技術(shù)應(yīng)用于水利監(jiān)測系統(tǒng)的必然性

所謂水利監(jiān)測系統(tǒng)，就是水利部門對所轄流域或測區(qū)內(nèi)，固定站點(diǎn)或者移動(dòng)站點(diǎn)的雨量、水質(zhì)、水流速、水位、含沙量、潮位、風(fēng)向、風(fēng)速等水文氣象，進(jìn)行探測的一種信息系統(tǒng)，主要用于對各種河流、湖泊、水庫等的水文情況進(jìn)行監(jiān)視，對各種突發(fā)水情起預(yù)警作用，以便防范和減少各種洪澇災(zāi)害的發(fā)生，以及對已發(fā)生的各種災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)控，抑制災(zāi)情的進(jìn)一步惡化和升級。

傳統(tǒng)的水利監(jiān)測系統(tǒng)，主要是采用人工操作的方式。這種方式存在著以下弊端：一是測量數(shù)據(jù)的采集和處理不夠及時(shí)，容易出現(xiàn)人為誤差；二是測量數(shù)據(jù)的傳輸不夠及時(shí)；三是采用傳統(tǒng)媒體來記錄，不方便歷史數(shù)據(jù)的調(diào)用和分析。它已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法適應(yīng)現(xiàn)代水利工程的需求，大大制約了現(xiàn)代水利事業(yè)的發(fā)展。因此，應(yīng)用GPRS技術(shù)來促進(jìn)水利監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展，就成為了必然。

2 GPRS技術(shù)在水利監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

2.1 GPRS概述

GPRS即General Packet Radio Service，是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是一種基于GSM系統(tǒng)的新型承載業(yè)務(wù)，它可以為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括數(shù)據(jù)的傳送和接收。GPRS是2G向3G演進(jìn)的重要一步，不僅被GSM支持，同時(shí)也被北美的IS-136支持。

2.2 GPRS技術(shù)應(yīng)用在水利監(jiān)測系統(tǒng)中的可行性分析

GPRS系統(tǒng)提供廣域的IP連接，它的網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定可靠，網(wǎng)絡(luò)覆蓋較廣，而且數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)、通信費(fèi)用低，不受地域限制，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較高。

⑴ 高速數(shù)據(jù)傳輸

GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣茸罡吣軌蜻_(dá)到每秒鐘171.2kb，是GSM的10倍，在目前的網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速度大概在20～60kb/s，對于水利監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測站每次傳輸文件10kb/s以內(nèi)的速率要求，完全是綽綽有余。這在一定程度上提高了水利監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)乃俣龋岣吡斯ぷ餍省?/p>

⑵ 永遠(yuǎn)在線

GPRS具有永遠(yuǎn)在線的特點(diǎn)。由于GPRS無線終端一開機(jī)就與網(wǎng)絡(luò)連接上，并且一直與網(wǎng)絡(luò)保持著聯(lián)系，所以GPRS建立新的連接無需任何時(shí)間，也就是說，它不再像傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)那樣，在網(wǎng)絡(luò)斷開后必須要花時(shí)間重新拔號才能再次連接網(wǎng)絡(luò)。GPRS的這一特點(diǎn)在最大程度上滿足了水利監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和傳輸方面對實(shí)時(shí)性的要求。

⑶ 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣

GPRS是基于GSM網(wǎng)絡(luò)的，眾所周知，GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了中國境內(nèi)的絕大部份地區(qū)，基本上沒有網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)的存在。這一優(yōu)點(diǎn)正好適應(yīng)了水利監(jiān)測點(diǎn)多、地理位置分散、位置較偏僻（部分測點(diǎn)）的實(shí)際情況，能夠使水利監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測不再受地區(qū)地形、通信線路、接入地點(diǎn)的制約，水利監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測范圍因此而變得更大、更廣，也使水利監(jiān)測點(diǎn)采集回來的數(shù)據(jù)更加的科學(xué)、合理和全面。

⑷ 通訊費(fèi)用低

網(wǎng)絡(luò)的使用是需要收費(fèi)的。與GSM的計(jì)時(shí)收費(fèi)不同的是，GPRS是按照通訊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量來收費(fèi)的，只要不傳輸數(shù)據(jù)，不管在網(wǎng)絡(luò)上掛多久，都不會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用。在這一點(diǎn)上，對于水利監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線的要求來說，既可以保證水利監(jiān)測系統(tǒng)的隨時(shí)使用，又大大降低系統(tǒng)的日常運(yùn)行費(fèi)用。

⑸ 建設(shè)成本低

GPRS利用無線通信的網(wǎng)絡(luò)平臺來傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需建立專門的通信設(shè)備和基站，更不需要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，而只是需要購置相應(yīng)的GPRS終端設(shè)備，并對其進(jìn)行日常維護(hù)。這一點(diǎn)大大減少了水利監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)成本。

⑹ 通訊安全可靠

GPRS通訊方式，其通訊過程保密性強(qiáng)，可靠性較高，還具有很強(qiáng)的抗干擾能力。特別是在采用了APN專線接入的時(shí)候，可以大大提高水利監(jiān)測系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.3 GPRS技術(shù)在水利監(jiān)測系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)用

首先，數(shù)據(jù)處理中心按照實(shí)際需要，對各監(jiān)測站發(fā)出采集水文、水情的各種指令。其次，各監(jiān)測站在接收到數(shù)據(jù)處理中心的指令后，采集單元RTU（Remote Terminate Unit）就開始啟動(dòng)，自動(dòng)完成各種水情參數(shù)的采集，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ)，隨后，這些采集、預(yù)處理好的數(shù)據(jù)就通過GPRS通訊系統(tǒng)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。最后，數(shù)據(jù)處理中心在接收到各監(jiān)測站的數(shù)據(jù)后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，匯總成完整的水文、水情日報(bào)表，并快速、及時(shí)地繪制出各種水利參數(shù)的變化趨勢曲線圖。水利部門根據(jù)這些水利參數(shù)的變化趨勢，從而可以快速地制定出防汛決策和調(diào)度，為防洪救災(zāi)提供可靠的科學(xué)依據(jù)，并為防洪抗災(zāi)工作贏得寶貴的時(shí)間。

廣東省佛山市南海區(qū)桂城街道位于珠江潮感區(qū)，現(xiàn)有水閘電排站54座，位置分布分散。日常管理及防洪排澇壓力巨大，為提高管理水平，實(shí)現(xiàn)對水閘電排站的運(yùn)行數(shù)據(jù)及水文數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，構(gòu)建了基于GPRS技術(shù)的水利監(jiān)測系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。該系統(tǒng)由分布于各閘站的采集單元和數(shù)據(jù)處理中心組成。由數(shù)據(jù)中心每10秒定時(shí)向各采集單元發(fā)出指令，各監(jiān)測站在接收到數(shù)據(jù)處理中心的指令后，采集單元自動(dòng)完成各種水情數(shù)據(jù)及運(yùn)行參數(shù)的采集，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，隨后，這些采集、預(yù)處理好的數(shù)據(jù)就通過GPRS通訊系統(tǒng)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心在接收到各監(jiān)測站的數(shù)據(jù)后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的分析，實(shí)時(shí)地生成各種水文數(shù)據(jù)及運(yùn)行參數(shù)異常報(bào)警等信息，便于系統(tǒng)運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握轄區(qū)水情和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的異常，實(shí)現(xiàn)快速處理各種問題，贏得寶貴時(shí)間。采集到的數(shù)據(jù)也可以匯總成完整的水文、水情報(bào)表，并快速、及時(shí)地繪制出各種水利參數(shù)的變化趨勢曲線圖。

2.4 GPRS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題及其解決方法

⑴ 可靠性、穩(wěn)定性

基于GPRS技術(shù)的水利監(jiān)測系統(tǒng)，其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，是建立在GPRS網(wǎng)絡(luò)的可靠、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的。雖然GPRS設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)本身的可靠性、穩(wěn)定性并不存在問題，但網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的可靠性、穩(wěn)定性卻會(huì)影響到GPRS網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)使用的普遍性，受到外界環(huán)境或人為因素的影響，在短時(shí)間內(nèi)，如果有大量的突發(fā)業(yè)務(wù)量，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的擁擠、堵塞，使得網(wǎng)絡(luò)不能夠及時(shí)、可靠地傳送和接收水利監(jiān)測系統(tǒng)和各監(jiān)測站之間的數(shù)據(jù)。針對這一現(xiàn)象，可以采取相應(yīng)的措施來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過短信息通知數(shù)據(jù)處理中心，以避免或減少由此造成的損失。

⑵ 數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸也受到外界環(huán)境和人為因素的影響：如木馬、病毒的攻擊，非法入侵等，這嚴(yán)重影響到了水利監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｔ谶@方面，可以采用VPN虛擬網(wǎng)絡(luò)連接安全技術(shù)，將用戶與Internet隔離開來，只接入內(nèi)部虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，避免木馬、病毒的攻擊和非法入侵，以此來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

結(jié)語

我國是一個(gè)洪澇災(zāi)害頻發(fā)的國家，河流、湖泊數(shù)量眾多，并且實(shí)際情況錯(cuò)綜復(fù)雜，每年發(fā)生的大量的自然災(zāi)害，給國民經(jīng)濟(jì)造成了不可估量的損失。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水利工程在國民經(jīng)濟(jì)中所起的作用越來越大，而防汛、抗?jié)硠t是水利工程中影響最大、最為重要的工作，在防汛抗?jié)彻こ讨校O(jiān)測這項(xiàng)工作更是重中之重。在水利監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用GPRS技術(shù)，通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠更加及時(shí)地了解各監(jiān)測站水域的水文特征，特別是在遇到臺風(fēng)、暴雨、冰雹等惡劣天氣時(shí)，方便水利部門及時(shí)了解現(xiàn)場狀況，快速做出科學(xué)、合理的措施，以防范重大災(zāi)害事故的發(fā)生，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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