水文監測系統中GPRS技術的應用分析

盧文軍

（永州市水文局 湖南永州 425006）

水文監測系統中GPRS技術的應用分析

盧文軍

（永州市水文局 湖南永州 425006）

隨著科學技術的不斷發展，水利監測系統對于科技的需求也日益增加，傳統的人工方式難以適應滿足現代的需求，需不斷運用新的技術對水文監測手段和方式進行改進。本文就對我國水文監測系統的發展和現狀、GPRS技術及其優勢、應用進行了簡要的分析，以期為相關人員提供參考。

水文監測系統；GPRS技術；應用；分析

1 引言

所謂的水文監測系統是指為了能夠適應水利信息化以及現代化發展的需要，收集好降水、水位、流量以及含沙量等水文要素，并對這些信息進行處理。因為水文監測的覆蓋率比較大，絕大多數的監測點都分布在野外，數據量大且比較的分散，進行遠程傳輸時則比較的復雜，所以，就需要水文自動測報系統的專業技術較強，在水文監測系統中應用GPRS技術能夠有效將這些問題解決，還能有助于提高水文監測技術的水平。

2 我國水文監測系統的發展和現狀分析

2.1 我國水文監測系統的發展

水文監測系統包含了水文、通信以及計算機等多種學科以及技術，其可以采集、傳輸以及處理好河流、湖泊以及水庫的雨水信息。不斷開發并完善水文監測系統能夠有助于提高水資源的利用效率，加強建立水利基礎設施的建設，并有效預防洪澇災害。在我國防汛工作中水文監測系統由來已久，而現如今隨著計算機以及通信技術的不斷發展，傳輸水文監測數據的方式也在不斷變化。1970～1980年中期，傳輸數據主要使用的是國外進口的無線超短波設備；1980年代中后期，我國水利部門則開始鼓勵國內研究所或者有關高校加強對超短波遙測設備的自行研發；1990年初始盡管有了超短波、衛星以及有線公網進行傳輸，但超短波傳輸方式仍舊扮演著十分重要的作用，而在1990年末期，TERNET網絡技術和GSM短信方式也陸續得到了應用，但規模還不夠大，推廣的強度也不高。直至2002年5月，由中國移動推出的商用的GPRS移動互聯網技術，引發了一場新的革命。而GPRS是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，其所提供的無線口連接是從端到端的，使用者能夠利用無處不在的全球移動通信系統，以無線連接的方式，接入到固定的IP網絡，不但方便且十分的快捷。此方法跟原先的GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式相比，更具有實效性和穩定性。

2.2 我國水文監測系統的現狀分析

近年來，我國的水情自動測報系統得到了較快的發展，且在技術上有了十分明顯的進步，但要是跟國際上先進國家的產品比起來，相差較大，經分析，究其原因主要有以下幾點：

（1）用來自動測報水情的傳感器品種比較少，難以將其應用范圍擴大，且有些傳感器的性能或者功能還不符合相關的技術要求。

（2）跟國際先進設備相比，硬件設備的可行性（一般指的是MTBF指標以及質量穩定性等方面）還需要不斷的提高。

（3）進行通信的方式比較的單一，難以跟特殊復雜的布網要求相符合。

（4）投入的新技術以及新產品研制力量不足，現階段，大部分的研制單位由于研發經費不足，難以及時的研制新的產品以及應用更為先進的技術，導致新技術的儲備不斷的下降，對技術的進步產生了一定的阻礙。

3 GPRS通訊技術及其在水文監測應用中的優勢

3.1 GPRS通訊技術概述

GPRS是通用分組無線業務的英文簡稱。它是利用分組交換的技術發展出的一種無線傳輸方式，屬于國際上流行的2.5代移動通信技術。GPRS是在原有的GSM移動通信網絡系統基礎之上發展起來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供移動分組數據服務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。

由于在GSM網絡中加入了分組交換功能的實體來支持采用分組交換方式的數據傳輸。所謂分組交換就是將數據分裝成許多獨立的數據包，再將這些數據包一個一個傳送出去，形式上很像寄包裹。每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源得到了有效利用，GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約為20～60Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數據傳輸等應用。采用分組交換的好處是在有數據需要傳送的時候才會占用頻寬，即使用GPRS技術的用戶永遠在線且按流量計費，大大降低了通信成本，這對于用戶來說是比較合理的。在防汛決策系統中，水情信息的數據傳輸量不大，但測點所處地理位置偏僻，需要進行頻繁、定期的數據傳輸以保證用戶能夠及時掌握最新的水情、雨情，從而作出正確的決策，GPRS技術特別適合間斷、突發、頻繁少量的數據傳輸，也適合偶爾的大數據量的傳輸。因此是實現防汛決策系統的一種理想通信方式。

3.2 GPRS通訊技術應用在水文監測中的優勢

3.2.1 具有后臺服務功能，全天候實時在線

連接GPRS后，保持其處于在線狀態，并確保無線終端已經開機，這樣就能夠隨時保持網絡連接，并且此技術具有后臺服務的功能，在每次傳輸數據時能夠自行呼叫連接。GPRS技術能夠對多個點的數據傳輸提供相應的支持，在數據監測中心能夠進行快速的雙星通信，避免雙向通信之間產生不必要的干擾，這樣用戶就能夠在網絡上收發數據，且不會斷線。

3.2.2 監測范圍廣泛，覆蓋面大

如今，全國范圍內都已經覆蓋了GPRS技術，因而這些網絡接入點不會受到地點的限制，在進行水文監測時使用GPRS技術后就會確保水文監測的點不會被銅線線路以及地區所限制，很少有無線網絡的盲區，所以即使地區處于比較偏遠的地域也能夠接收到GPRS傳輸的數據信息，這樣就便于對水文信息進行監測并采集。

3.2.3 運營成本低，傳輸耗能少

GPRS進行收費時是根據使用的流量費用進行收費的，沒有流量就不會產生費用，如果按照包月的方式進行計算，則可以不受流量的限制進行收費。在GPRS系統中，使用的收費方式都比較的統一，就避免了漫游的費用，從某種程度上來說極大的減少了水文監測部門的成本投入。利用GPRS技術在進行野外監測點工作時，一旦需要跟遠距離的數據監測中心進行數據傳輸以及雙向通信時，傳輸設備所消耗的平均能量為210MW，這跟傳統的數據傳輸設備消耗能量相比要小很多。

3.2.4 傳輸量大

監測水文時需要的數據數量較多，而GPRS技術則集合了IP、X25和ITU等技術，并依托GSM的無線分組交換網，因而能夠同時傳輸多個數據，傳輸的量較大，跟水文監測的相關要求相符。

4 GPRS技術在水文監測領域中的應用與實現

4.1 GPRS系統工作流程

由于GPRS技術的水文自動測報系統的應用是利用GPRS網絡傳輸功能將水情信息所形成的IP數據傳輸到中心站計算機中，最終實時的傳輸并共享水情信息，而在水文監測系統中每個遙測站都要配置具有GPRS功能的通信模塊并開通GPRS業務的SIM卡。如今，該項技術已經在防汛工作中得到了廣泛的運用，實用價值比較的高，具有十分良好的發展前景。水文監測系統的主要工作流程在于，當測站通信模塊通電后，會自動登錄到移動GPRS網絡，并根據有關規定進行撥號登錄GPRS移動通信網CMNET，一旦登錄成功，就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。使用GPRS傳輸水文數據的系統通常使用的是自報式，而各遙測點從移動公司獲取的GPRS通信模塊一般都只是動態的IP地址。需要在中心站設置一臺專線連接傳輸器，該傳輸器能夠申請到固定IP地址的GPRS通信模塊，且能夠跟移動中心之間進行數據連接。如果遙測站的數量比較多時，利用此結構能夠提高傳輸的效率，減少傳輸延時，傳輸的水情數據數量較小時，利用GPRS按流量計費方式，能夠減少運行的費用。

4.2 GPRS的安全措施

因采集水文數據的系統具有一定的特殊性，這就需要水文監測系統具有較高的安全保障性以及穩定性。具有一定的安全保障功能則能夠減少系統內外有意或者無意的破壞，而網絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。而所謂的穩定性則是指系統能夠每天24h不間斷運行，即便系統中的硬件和軟件有故障發生，也不能夠將系統的運行中斷掉。數據中心則能夠利用公網進行接入，也可以接入到移動專網，而使用公網接入的方式不需要投入較多的成本，傳輸GPRS數據的相關設備要通過Radius服務器的認證，而設備能夠對傳送整個數據過程進行加密，具有較強的安全性，能夠充分確保傳輸的速度以及網絡服務的質量。

5 結語

總之，在水文監測系統中應用GPRS通信技術能夠實現對水文情況的在線監測，及時準備好觀測數據，并對其進行傳輸、處理、整合并儲存，為有關部門提供相關的數據信息，確保數據的科學性和合理性，并通過水利部門了解好水文的條件，對其進行有效的控制，避免重大的洪災發生。

[1]艾爾肯·尼牙孜.水文監測系統中GPRS技術的應用分析[J].黑龍江水利科技，2013，41（11）：162～164.

[2]周妍.GPRS網絡及在水文自動測報系統中的應用綜述[J].黑龍江水利科技，2011（5）：70～71.

[3]鄭建民，楊禎祥.淺析GPRS通信技術的水文水資源信息監測系統中應用[J].華夏地理，2015（20）：63.

TV123

A

1004-7344（2016）10-0110-02

2016-3-18

盧文軍（1968-），男，工程師，大專，主要從事水文水資源監測、管理工作。