簡析GPRS技術在水利監測系統中的應用研究

摘 要：隨著水利監測系統的發展，對監測手段和方法提出了更高的要求，以人工為主的傳統水利監測模式，已無法滿足現代水利監測系統發展的需要。現代高科技的迅速發展，特別是網絡通訊技術的發展和廣泛應用，使得水利監測系統逐漸向著網絡化、自動化的方向發展。從水利監測系統的實際需要出發，結合移動無線傳輸和Internet技術，應用GPRS技術，最終實現了水利監測系統的自動化和無線化。

關鍵詞：水利監測系統；GPRS技術；數據傳輸；應用研究

中圖分類號： TV 文獻標識碼：A

隨著我國國民經濟的迅猛發展，水利工程在國民經濟中所起的作用越來越大，水利監測事業更是成為了影響國民經濟發展的一個重要因素。GPRS技術具有可靠性高和成本低廉的優勢，GPRS技術在水利監測系統中的運用，使水利監測實現了現代化管理和智能化操作。水利監測存在著監測點多、地理位置分散、位置較偏僻〔部分測點）等實際情況，通過GPRS技術在線實時監測，能夠對可能或正在發生的險情、汛情、災情進行實時動態監控，準確判斷狀態，及時采取預防和補救措施，為水利部門的決策和減少災害帶來的損失爭取了寶貴的時間，更好的保障了人民生命財產安全，同時也保障了社會穩定和經濟的可持續發展。

1 GPRS技術應用于水利監測系統的必然性

所謂水利監測系統，就是水利部門對所轄流域或測區內，固定站點或者移動站點的雨量、水質、水流速、水位、含沙量、潮位、風向、風速等水文氣象，進行探測的一種信息系統，主要用于對各種河流、湖泊、水庫等的水文情況進行監視，對各種突發水情起預警作用，以便防范和減少各種洪澇災害的發生，以及對已發生的各種災害進行監控，抑制災情的進一步惡化和升級。

傳統的水利監測系統，主要是采用人工操作的方式。這種方式存在著以下弊端：一是測量數據的采集和處理不夠及時，容易出現人為誤差；二是測量數據的傳輸不夠及時；三是采用傳統媒體來記錄，不方便歷史數據的調用和分析。它已經遠遠無法適應現代水利工程的需求，大大制約了現代水利事業的發展。因此，應用GPRS技術來促進水利監測系統的自動化發展，就成為了必然。

2 GPRS技術在水利監測系統中的應用研究

2.1 GPRS概述

GPRS即General Packet Radio Service，是通用分組無線業務的簡稱，是一種基于GSM系統的新型承載業務，它可以為GSM用戶提供分組形式的數據傳輸服務，包括數據的傳送和接收。GPRS是2G向3G演進的重要一步，不僅被GSM支持，同時也被北美的IS-136支持。

2.2 GPRS技術應用在水利監測系統中的可行性分析

GPRS系統提供廣域的IP連接，它的網絡連接穩定可靠，網絡覆蓋較廣，而且數據傳輸能力強、通信費用低，不受地域限制，傳輸的數據實時性較高。

⑴ 高速數據傳輸

GPRS數據傳輸的速度最高能夠達到每秒鐘171.2kb，是GSM的10倍，在目前的網絡中，實際的數據傳輸速度大概在20～60kb/s，對于水利監測系統對監測站每次傳輸文件10kb/s以內的速率要求，完全是綽綽有余。這在一定程度上提高了水利監測系統數據采集和傳輸的速度，提高了工作效率。

⑵ 永遠在線

GPRS具有永遠在線的特點。由于GPRS無線終端一開機就與網絡連接上，并且一直與網絡保持著聯系，所以GPRS建立新的連接無需任何時間，也就是說，它不再像傳統的GSM網絡那樣，在網絡斷開后必須要花時間重新拔號才能再次連接網絡。GPRS的這一特點在最大程度上滿足了水利監測系統在數據采集和傳輸方面對實時性的要求。

⑶ 網絡覆蓋范圍廣

GPRS是基于GSM網絡的，眾所周知，GSM網絡已經覆蓋了中國境內的絕大部份地區，基本上沒有網絡盲區的存在。這一優點正好適應了水利監測點多、地理位置分散、位置較偏僻（部分測點）的實際情況，能夠使水利監測系統的監測不再受地區地形、通信線路、接入地點的制約，水利監測系統的監測范圍因此而變得更大、更廣，也使水利監測點采集回來的數據更加的科學、合理和全面。

⑷ 通訊費用低

網絡的使用是需要收費的。與GSM的計時收費不同的是，GPRS是按照通訊產生的數據流量來收費的，只要不傳輸數據，不管在網絡上掛多久，都不會產生費用。在這一點上，對于水利監測系統實時在線的要求來說，既可以保證水利監測系統的隨時使用，又大大降低系統的日常運行費用。

⑸ 建設成本低

GPRS利用無線通信的網絡平臺來傳輸數據，用戶無需建立專門的通信設備和基站，更不需要建設網絡，而只是需要購置相應的GPRS終端設備，并對其進行日常維護。這一點大大減少了水利監測系統的建設成本。

⑹ 通訊安全可靠

GPRS通訊方式，其通訊過程保密性強，可靠性較高，還具有很強的抗干擾能力。特別是在采用了APN專線接入的時候，可以大大提高水利監測系統原始數據傳輸的及時性和準確性。

2.3 GPRS技術在水利監測系統中的實際運用

首先，數據處理中心按照實際需要，對各監測站發出采集水文、水情的各種指令。其次，各監測站在接收到數據處理中心的指令后，采集單元RTU（Remote Terminate Unit）就開始啟動，自動完成各種水情參數的采集，并且對數據進行預處理和存儲，隨后，這些采集、預處理好的數據就通過GPRS通訊系統，傳輸到數據處理中心。最后，數據處理中心在接收到各監測站的數據后，對這些數據進行整理，匯總成完整的水文、水情日報表，并快速、及時地繪制出各種水利參數的變化趨勢曲線圖。水利部門根據這些水利參數的變化趨勢，從而可以快速地制定出防汛決策和調度，為防洪救災提供可靠的科學依據，并為防洪抗災工作贏得寶貴的時間。

廣東省佛山市南海區桂城街道位于珠江潮感區，現有水閘電排站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，實現對水閘電排站的運行數據及水文數據的實時監測，構建了基于GPRS技術的水利監測系統，在實際應用中取得了很好的效果。該系統由分布于各閘站的采集單元和數據處理中心組成。由數據中心每10秒定時向各采集單元發出指令，各監測站在接收到數據處理中心的指令后，采集單元自動完成各種水情數據及運行參數的采集，并且對數據進行預處理，隨后，這些采集、預處理好的數據就通過GPRS通訊系統，傳輸到數據處理中心。數據處理中心在接收到各監測站的數據后，對這些數據進行整理。系統通過對數據的分析，實時地生成各種水文數據及運行參數異常報警等信息，便于系統運行人員實時掌握轄區水情和設備運行參數的異常，實現快速處理各種問題，贏得寶貴時間。采集到的數據也可以匯總成完整的水文、水情報表，并快速、及時地繪制出各種水利參數的變化趨勢曲線圖。

2.4 GPRS技術在實際應用中存在的問題及其解決方法

⑴ 可靠性、穩定性

基于GPRS技術的水利監測系統，其運行的可靠性和穩定性，是建立在GPRS網絡的可靠、穩定的基礎上的。雖然GPRS設備和網絡本身的可靠性、穩定性并不存在問題，但網絡環境的可靠性、穩定性卻會影響到GPRS網絡的運行。由于GPRS網絡使用的普遍性，受到外界環境或人為因素的影響，在短時間內，如果有大量的突發業務量，會造成網絡的擁擠、堵塞，使得網絡不能夠及時、可靠地傳送和接收水利監測系統和各監測站之間的數據。針對這一現象，可以采取相應的措施來存儲數據，同時通過短信息通知數據處理中心，以避免或減少由此造成的損失。

⑵ 數據傳輸的安全性

GPRS網絡的數據傳輸也受到外界環境和人為因素的影響：如木馬、病毒的攻擊，非法入侵等，這嚴重影響到了水利監測系統數據傳輸的安全性。在這方面，可以采用VPN虛擬網絡連接安全技術，將用戶與Internet隔離開來，只接入內部虛擬專用網絡，避免木馬、病毒的攻擊和非法入侵，以此來保障數據傳輸的安全性。

結語

我國是一個洪澇災害頻發的國家，河流、湖泊數量眾多，并且實際情況錯綜復雜，每年發生的大量的自然災害，給國民經濟造成了不可估量的損失。隨著國民經濟的高速發展，水利工程在國民經濟中所起的作用越來越大，而防汛、抗澇則是水利工程中影響最大、最為重要的工作，在防汛抗澇工程中，水利監測這項工作更是重中之重。在水利監測系統中應用GPRS技術，通過在線實時監測，能夠更加及時地了解各監測站水域的水文特征，特別是在遇到臺風、暴雨、冰雹等惡劣天氣時，方便水利部門及時了解現場狀況，快速做出科學、合理的措施，以防范重大災害事故的發生，保障人民群眾的生命財產安全。

參考文獻

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