周 妍

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

GPRS網(wǎng)絡(luò)及在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用綜述

周 妍

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，對水文信息不斷提出新的要求，水文觀測項目和內(nèi)容不斷增加，對觀測手段和方法以及水文監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提出了越來越高的要求;現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，也促進了水文監(jiān)測技術(shù)的自動化的發(fā)展。在水文監(jiān)測系統(tǒng)中，常常需要對眾多的水文點進行實時監(jiān)測，大部分監(jiān)測點分散，分布范圍廣，而且大多設(shè)置在環(huán)境較惡劣的地區(qū)，通過電話線傳送數(shù)據(jù)往往事倍功半。用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，已成為水文測報通信傳輸?shù)闹饕绞健?/p>

水文監(jiān)測;GPRS;水文自動測報;數(shù)據(jù)傳輸;特點;運行應(yīng)用

1 前言

水文自動測報系統(tǒng)是應(yīng)用遙測、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成流域或測區(qū)內(nèi)固定及移動站點的降水量、蒸發(fā)量、水位、流量、含沙量、潮位、風(fēng)向、風(fēng)速和水質(zhì)等水文氣象要素以及閘門開度等數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理的信息系統(tǒng)。

在建設(shè)水文自動測報系統(tǒng)及防汛指揮系統(tǒng)水情分中心的工程中，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸是必不可少的環(huán)節(jié)。實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ攀侄斡性S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(wèi)星通訊(含多種衛(wèi)星通道)等。隨著公網(wǎng)通信事業(yè)突飛猛進地發(fā)展，還將進一步出現(xiàn)新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通訊方式。

2 GPRS概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是GSM Phase2.1規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是GSM的重要發(fā)展，是移動通信從第二代到第三代的過渡。GPRS集成了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP(Internet Protocol)、X.25協(xié)議和ITU的定向連接協(xié)議。GPRS是依托于GSM德無線分組交換網(wǎng)，不同于普通GSM通信處在TDMA幀結(jié)構(gòu)的8個時隙中，它可以符合應(yīng)用多個時隙于數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

3 GPRS網(wǎng)絡(luò)的特點

中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建水文信息采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)水文信息采集點的無線數(shù)據(jù)傳輸。GPRS無線移動通信網(wǎng)絡(luò)具有穩(wěn)定可靠、覆蓋面廣、網(wǎng)絡(luò)能力強、通信費用低、不受地域限制、數(shù)據(jù)實時性高等優(yōu)點，相對于GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式具有如下優(yōu)點:

3.1 實時在線

GSM撥號網(wǎng)絡(luò)斷線后必須重新?lián)芴柌拍茉俅谓尤刖W(wǎng)絡(luò)。GPRS隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接;GPRS網(wǎng)絡(luò)具有永遠(yuǎn)在線的特點，GPRS無線終端一開機，就已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立了連接，每次登錄網(wǎng)絡(luò)，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(jiān)測點的各種數(shù)據(jù)，可以很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。而GSM撥號方式接入網(wǎng)絡(luò)需要撥號、驗證用戶姓名密碼、登錄服務(wù)器等過程，至少需要8～10 s甚至更長的時間。

3.2 建設(shè)成本低

無線移動網(wǎng)絡(luò)利用電信公共GPRS/GSM移動通信網(wǎng)作為監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳播媒介，不需要投資建立和維護通信設(shè)施和通信基站，也不需要另外敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)，且安裝使用簡單方便。

3.3 監(jiān)測范圍廣

無線移動網(wǎng)絡(luò)采用GPRS/GSM無線移動通信技術(shù)，使得監(jiān)測點不受通信線路和地區(qū)的限制，數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入要求。

3.4 具有良好的可擴展性

目前GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)已覆蓋絕大部分地區(qū)，基本不存在盲區(qū)，可實現(xiàn)大范圍的在線監(jiān)控，滿足水文信息采集傳輸系統(tǒng)對覆蓋范圍的要求，目前覆蓋面還在高速發(fā)展。

3.5 系統(tǒng)傳輸容量大

水文自動測報系統(tǒng)中心站和每一個遙測站要實現(xiàn)實時連接，由于水文數(shù)據(jù)信息采集點數(shù)量較多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

3.6 數(shù)據(jù)傳送速率高

GPRS速度 10倍于 GSM，數(shù)據(jù)傳輸最高速率可達171.2 kbps，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下平均速率為20～40 kbps。每個水文信息采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10 kbps之內(nèi)，GPRS完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。

3.7 運行費用低

GSM按上網(wǎng)時間計費，而GPRS計費以通信的數(shù)據(jù)流量為主要依據(jù)，按照APN接入點的流量收費，體現(xiàn)了“得到多少、支付多少”的原則。沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的，費用低廉，無漫游費(由用戶根據(jù)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(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和及時性。

4 GPRS在水文測報系統(tǒng)中的運行

水文自動測報系統(tǒng)中，應(yīng)用GPRS傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)各遙測站需配置具有GPRS功能的通信模塊和開通GPRS業(yè)務(wù)的SIM卡。系統(tǒng)工作流程是;測站通信模塊加電后，自動登錄到移動GPRS網(wǎng)絡(luò)，然后按規(guī)定撥號登錄GPRS移動通信網(wǎng)CMNET，登錄成功即表明遙測站與互聯(lián)網(wǎng)連接成功，就可以采用TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。

圖1 GPRS通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

采用GPRS傳輸水文數(shù)據(jù)的系統(tǒng)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(tài)IP地址。在中心站需設(shè)一臺具有申請到固定IP地址的GPRS通信模塊接收數(shù)據(jù)，也可以喝移動中心之間通過專線連接。當(dāng)遙測站數(shù)量較多時，使用這種結(jié)構(gòu)，有利于降低傳輸時延。對于數(shù)據(jù)量小的水情數(shù)據(jù)傳輸，使用GPRS按流量計費方式，有利于降低運行費用。

5 結(jié)語

采用GPRS無線通信技術(shù)，不僅能夠很好地滿足水文信息采集傳輸?shù)男枨螅易鳛榫W(wǎng)絡(luò)運營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調(diào)動了運營商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)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(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)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。