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        簡(jiǎn)析GPRS技術(shù)在水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

        2012-04-12 00:00:00張冠球

        摘 要:隨著水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)監(jiān)測(cè)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(cè)模式,已無(wú)法滿足現(xiàn)代水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的需要?,F(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(cè)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(cè)系統(tǒng)的實(shí)際需要出發(fā),結(jié)合移動(dòng)無(wú)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(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化和無(wú)線化。

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

        中圖分類號(hào): TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,水利工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所起的作用越來(lái)越大,水利監(jiān)測(cè)事業(yè)更是成為了影響國(guó)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(shì),GPRS技術(shù)在水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的運(yùn)用,使水利監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化管理和智能化操作。水利監(jiān)測(cè)存在著監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、地理位置分散、位置較偏僻〔部分測(cè)點(diǎn))等實(shí)際情況,通過(guò)GPRS技術(shù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),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(lái)的損失爭(zhēng)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(cè)系統(tǒng)的必然性

        所謂水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng),就是水利部門對(duì)所轄流域或測(cè)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(cè)的一種信息系統(tǒng),主要用于對(duì)各種河流、湖泊、水庫(kù)等的水文情況進(jìn)行監(jiān)視,對(duì)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(duì)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(jí)。

        傳統(tǒng)的水利監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸不夠及時(shí);三是采用傳統(tǒng)媒體來(lái)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(wú)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(lái)促進(jìn)水利監(jiān)測(cè)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(cè)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(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)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(cè)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(duì)于水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)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(cè)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(wú)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(wú)需任何時(shí)間,也就是說(shuō),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(hào)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(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和傳輸方面對(duì)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(guó)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(cè)點(diǎn)多、地理位置分散、位置較偏僻(部分測(cè)點(diǎn))的實(shí)際情況,能夠使水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍因此而變得更大、更廣,也使水利監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集回來(lái)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(lái)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(duì)于水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線的要求來(lái)說(shuō),既可以保證水利監(jiān)測(cè)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(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)傳輸數(shù)據(jù),用戶無(wú)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(gòu)置相應(yīng)的GPRS終端設(shè)備,并對(duì)其進(jìn)行日常維護(hù)。這一點(diǎn)大大減少了水利監(jiān)測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(duì)各監(jiān)測(cè)站發(fā)出采集水文、水情的各種指令。其次,各監(jiān)測(cè)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(duì)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(guò)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(cè)站的數(shù)據(jù)后,對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,匯總成完整的水文、水情日?qǐng)?bào)表,并快速、及時(shí)地繪制出各種水利參數(shù)的變化趨勢(shì)曲線圖。水利部門根據(jù)這些水利參數(shù)的變化趨勢(shì),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(duì)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(cè),構(gòu)建了基于GPRS技術(shù)的水利監(jiān)測(cè)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(cè)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(duì)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(guò)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(cè)站的數(shù)據(jù)后,對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)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(wèn)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(shì)曲線圖。

        2.4 GPRS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)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(cè)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(wèn)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(cè)系統(tǒng)和各監(jiān)測(cè)站之間的數(shù)據(jù)。針對(duì)這一現(xiàn)象,可以采取相應(yīng)的措施來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),同時(shí)通過(guò)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(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。在這方面,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(lái),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(lái)保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

        結(jié)語(yǔ)

        我國(guó)是一個(gè)洪澇災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了不可估量的損失。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,水利工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所起的作用越來(lái)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(cè)這項(xiàng)工作更是重中之重。在水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用GPRS技術(shù),通過(guò)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),能夠更加及時(shí)地了解各監(jiān)測(cè)站水域的水文特征,特別是在遇到臺(tái)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(chǎng)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。

        參考文獻(xiàn)

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