李慧劍(溫州市甌海區(qū)河道管理所，浙江溫州325000)

GPRS技術(shù)在河道水資源監(jiān)測(cè)中的作用

李慧劍
(溫州市甌海區(qū)河道管理所，浙江溫州325000)

1　概述

河道生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展影響著我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，但是人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)意識(shí)方面還存在一定的缺陷，這就會(huì)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)河道造成相應(yīng)的污染;所以，相關(guān)工作人員應(yīng)該及時(shí)利用GPRS技術(shù)對(duì)河道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，組建河道水資源水文資料的實(shí)時(shí)收集系統(tǒng)［1］，這樣才能為河道水資源的保護(hù)提出合理的方案以及保護(hù)措施。

1.1 GPRS技術(shù)概念

GPRS技術(shù)是指通訊分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用主要是在移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面，是現(xiàn)階段遠(yuǎn)程無(wú)線通訊的一種比較適用的方法，它在某種程度上可以認(rèn)為是GSM技術(shù)的一種延續(xù); GPRS技術(shù)主要是在原有的GSM系統(tǒng)上加入了分組數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，這樣更能夠滿(mǎn)足遠(yuǎn)程無(wú)線通訊的要求。

GPRS技術(shù)具有自身的網(wǎng)絡(luò)獨(dú)特性，它能夠保持不間斷的對(duì)地域進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控并及時(shí)對(duì)采集到的信息進(jìn)行傳輸;同時(shí)它還有雙向通信的特點(diǎn)，可以對(duì)遠(yuǎn)處的各個(gè)終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。在使用過(guò)程中，只需要進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控，并不需要建設(shè)中繼站以及基站等。GPRS技術(shù)是采用TCP或者UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸，所以其通訊的正確率很高;同時(shí)，它還可以對(duì)大容量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的傳輸［2］，傳輸速率很高，一般可以達(dá)到40 kbps左右。1.2 GPRS技術(shù)功能

GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作方式主要是通過(guò)IP地址尋址來(lái)進(jìn)行，因此只需要監(jiān)控中心對(duì)IP和具體的端口號(hào)進(jìn)行指定，并接入互聯(lián)網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控。IP號(hào)是由網(wǎng)絡(luò)商進(jìn)行分配的，所以在沒(méi)有進(jìn)入待機(jī)頁(yè)面時(shí)，不具備IP地址，只有各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)建立傳輸通道之后，服務(wù)器等設(shè)備才可以開(kāi)始工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸［3］。

1.2.1服務(wù)器

服務(wù)器端程序在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的工作進(jìn)行監(jiān)視，若是有需要建立連接服務(wù)的，就會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行連接并接受其傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，服務(wù)器端口可以通過(guò)Socket對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的傳輸。

1.2.2客戶(hù)機(jī)

客戶(hù)機(jī)在運(yùn)行工作時(shí)，會(huì)根據(jù)預(yù)先指定的端口號(hào)等與服務(wù)器進(jìn)行信息連接，客戶(hù)機(jī)GPRS技術(shù)的終端一般都采用ETPro + +的無(wú)線形式IP Modem，這種端口有很多不同的連接接口，人們可以根據(jù)需求的不同進(jìn)行相應(yīng)的端口選擇。

2　 GPRS技術(shù)的應(yīng)用

2.1河道水資源GPRS技術(shù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的必要性

河道水資源是非常重要的淡水資源，所以，對(duì)于河道水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控也顯得尤為重要。以往，人們對(duì)于河道水質(zhì)的檢測(cè)主要是靠人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)手段費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)還會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性［4_ 5］。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人工監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)逐漸的淡出人們的視野，對(duì)于河道水資源的監(jiān)測(cè)也逐漸趨于自動(dòng)化的檢測(cè)系統(tǒng)。所謂的自動(dòng)化的檢測(cè)系統(tǒng)，主要是指在河道的周?chē)胖靡恍﹤鞲衅鞅O(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)對(duì)水質(zhì)成分的變化進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)通過(guò)無(wú)線電裝置將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶罱幕具M(jìn)行處理，并將處理結(jié)果再傳到距離比較遠(yuǎn)的工作站，然后對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，嚴(yán)密地監(jiān)控水質(zhì)的變化。

2.2河道監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

2.2.1總體監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在對(duì)河道水資源進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都可以將GPRS作為遠(yuǎn)端通訊設(shè)備對(duì)其進(jìn)行安裝，多臺(tái)流量計(jì)或者單臺(tái)流量計(jì)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行相應(yīng)的連接，然后再通過(guò)RS232串行口與GPRS模塊相互連接，之后運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，最后主GPRS模塊再將數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸?shù)娇偪刂浦行?見(jiàn)圖1)。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

在河道周?chē)O(shè)置的每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集設(shè)備對(duì)流量傳感器的采集信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口將其傳輸?shù)紾PRS的通信模塊，之后將其與移動(dòng)基站進(jìn)行相互連接，最后再通過(guò)IP和PPP協(xié)議將數(shù)據(jù)包封裝后傳輸?shù)紾PRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中;基站的服務(wù)節(jié)點(diǎn)與GGSN連接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)處理，主GPRS通信模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行解包再通過(guò)RS232將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心的前置機(jī)之后，將其導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)之內(nèi)的服務(wù)器中，中心Web對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示處理。

2.2.2河道水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作設(shè)備監(jiān)測(cè)方式

(1)水質(zhì)檢測(cè)儀器

在對(duì)湖水進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)該水源地湖水中所含的各個(gè)物質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)分析，如對(duì)水質(zhì)中的色度、濁度以及含鹽量的多少等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)湖水中的有害物質(zhì)如酸堿值以及礦物油等進(jìn)行監(jiān)測(cè)［6］，從而得出以上監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù);然后對(duì)該地河道的水質(zhì)進(jìn)行總體的數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)的整合，從而得出其水質(zhì)的大致信息。

(2)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并處理

利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)該地湖水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將傳感器測(cè)量的結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳給檢測(cè)數(shù)據(jù)的各個(gè)采集器，從而可以對(duì)其模擬的數(shù)據(jù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，之后單片機(jī)會(huì)對(duì)采集的信息進(jìn)行系統(tǒng)的處理;如果監(jiān)測(cè)值發(fā)現(xiàn)異?；蛘呖倲?shù)值高于起先規(guī)定的數(shù)值范圍，該單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，從而提醒相關(guān)工作人員進(jìn)行處理。

(3)無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)的布置

對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果要進(jìn)行處理，但是在對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理工作時(shí)還是會(huì)存在相應(yīng)的難度，首先要想及時(shí)地處理分散在各處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)就必須要建立無(wú)線擴(kuò)頻系統(tǒng)，這就需要花費(fèi)大量的人力、物力以及財(cái)力;所以對(duì)于數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)可以使用GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)水資源檢測(cè)系統(tǒng)，它的覆蓋面比較廣，能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確以及及時(shí)的傳輸。

(4)監(jiān)控設(shè)備

監(jiān)控中心可以運(yùn)用地理信息系統(tǒng)來(lái)對(duì)河道的水資源進(jìn)行直觀合理的監(jiān)測(cè)管理，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，并可以不受時(shí)間的限制對(duì)以往的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。在檢測(cè)過(guò)程中，若是水質(zhì)的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，它就會(huì)對(duì)其進(jìn)行自主報(bào)警并顯示，同時(shí)記錄下報(bào)警的信息以便于日后查看。

2.3水文資料收集系統(tǒng)在河道水資源監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

2.3.1水文資料收集系統(tǒng)的工作原理及設(shè)備構(gòu)成

對(duì)于水文資料收集系統(tǒng)的構(gòu)成，主要有以下幾個(gè)方面:中心站主要是以GPRS數(shù)據(jù)接收和中心端管理軟件構(gòu)成，監(jiān)測(cè)站的構(gòu)成主要有水位計(jì)、電源等。中心站的工作主要是借用互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)GPRS平臺(tái)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理［7］，再由編碼進(jìn)行調(diào)制將處理后的數(shù)據(jù)借用互聯(lián)網(wǎng)軟件傳輸至中心數(shù)據(jù)庫(kù)，然后對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合處理。

硬件設(shè)備構(gòu)成:現(xiàn)階段我國(guó)應(yīng)用GPRS技術(shù)進(jìn)行資料收集的設(shè)備主要是水位雨量一體化設(shè)備，該設(shè)備的體積小，節(jié)約能源，對(duì)于水情的監(jiān)測(cè)具有準(zhǔn)確性以及實(shí)時(shí)性，由該設(shè)備組成的水位雨量的收集系統(tǒng)具有投資小、效率高等一系列的優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2水文資料收集系統(tǒng)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)終端站對(duì)于數(shù)據(jù)的處置，是采用定時(shí)定量報(bào)告模式，到設(shè)定的時(shí)間系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼?。?duì)于雨量以及水位進(jìn)行加報(bào)時(shí)，若水位和雨量超過(guò)了警戒線，則會(huì)按照之前設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行預(yù)報(bào)。若水位線達(dá)到加報(bào)水位時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)立即進(jìn)行預(yù)報(bào)。對(duì)于河道水文的監(jiān)測(cè)，一般都是在人跡比較稀少的地方，所以，對(duì)于系統(tǒng)的供電系統(tǒng)一般是采用太陽(yáng)能供電，這樣不僅可以滿(mǎn)足供電需求，還可以節(jié)省能耗。遙測(cè)終端會(huì)有多種省電的功能，這樣可以使主機(jī)盡量節(jié)省能源的消耗，當(dāng)系統(tǒng)需要對(duì)水情進(jìn)行預(yù)報(bào)或者加報(bào)時(shí)，GSM無(wú)線模塊被遙測(cè)終端的系統(tǒng)喚醒進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸;當(dāng)數(shù)據(jù)信息發(fā)送完畢后，就又進(jìn)入“休眠”狀態(tài)。在雨量的采集過(guò)程中，一般都是雨量觸發(fā)CPU將其值記錄進(jìn)固態(tài)存儲(chǔ)器之后，設(shè)備又進(jìn)入“休眠”的狀態(tài)。對(duì)于水位的數(shù)據(jù)采集方面，遙測(cè)終端會(huì)通過(guò)定時(shí)系統(tǒng)對(duì)水位進(jìn)行采集并記錄每一條采集的數(shù)據(jù)［8］。遙測(cè)站在工作時(shí)，還可以通過(guò)本地鍵盤(pán)以及顯示器等對(duì)各個(gè)配置進(jìn)行修改。在遙測(cè)終端的信息儲(chǔ)存方面，它配備了大容量的儲(chǔ)存模塊，這樣可以記錄大量的雨量或者河道的水位數(shù)據(jù)。

3　結(jié)語(yǔ)

河道水資源是我國(guó)水資源的重要組成部分，其淡水資源的特性可以滿(mǎn)足人類(lèi)日常的飲用水需求，但是隨著人類(lèi)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)河道水資源的水質(zhì)也有了很大的影響，威脅著人類(lèi)日常飲用水資源的安全;所以對(duì)于河道水資源水質(zhì)要實(shí)施嚴(yán)密的監(jiān)控，充分利用GPRS等先進(jìn)的技術(shù)建立水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣能夠有效、及時(shí)的對(duì)河道水資源的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)并預(yù)報(bào)，為我國(guó)河道水資源的監(jiān)測(cè)提供有力的數(shù)據(jù)，從而有利于人們對(duì)河道水資源做出合理的保護(hù)方案，保護(hù)水資源。

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責(zé)任編輯吳昊

作者簡(jiǎn)介:李慧劍(1981－)，男，工程師，主要從事工程建設(shè)管理及審批工作。

收稿日期:2015－12－25