河道水資源監(jiān)測中GPRS技術(shù)的功能論文
1 概 述
河道生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展影響著我國社會的可持續(xù)發(fā)展，但是人們對于環(huán)境保護(hù)意識方面還存在一定的缺陷，這就會在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對河道造成相應(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)，這樣更能夠滿足遠(yuǎn)程無線通訊的要求。
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地域進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控并及時(shí)對采集到的信息進(jìn)行傳輸； 同時(shí)它還有雙向通信的特點(diǎn)，可以對遠(yuǎn)處的各個(gè)終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。在使用過程中，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 IP 地址尋址來進(jìn)行，因此只需要監(jiān)控中心對 IP 和具體的端口號進(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 號是由網(wǎng)絡(luò)商進(jìn)行分配的，所以在沒有進(jìn)入待機(jī)頁面時(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)行的過程中，會對各個(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，就會自動(dòng)對其進(jìn)行連接并接受其傳來的數(shù)據(jù)信息。
同時(shí)，服務(wù)器端口可以通過 Socket 對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的傳輸。
1. 2. 2 客戶機(jī)
客戶機(jī)在運(yùn)行工作時(shí)，會根據(jù)預(yù)先指定的端口號等與服務(wù)器進(jìn)行信息連接，客戶機(jī) GPRS 技術(shù)的終端一般都采用 ETPro + + 的無線形式 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，人們對于河道水質(zhì)的檢測主要是靠人工進(jìn)行監(jiān)測，這種監(jiān)測手段費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)還會影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[4_ 5].隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人工監(jiān)測手段已經(jīng)逐漸的淡出人們的視野，對于河道水資源的監(jiān)測也逐漸趨于自動(dòng)化的檢測系統(tǒng)。所謂的自動(dòng)化的檢測系統(tǒng)，主要是指在河道的周圍放置一些傳感器監(jiān)測設(shè)備，及時(shí)對水質(zhì)成分的變化進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)通過無線電裝置將數(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)測應(yīng)用
2. 2. 1 總體監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
在對河道水資源進(jìn)行檢測時(shí)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都可以將 GPRS 作為遠(yuǎn)端通訊設(shè)備對其進(jìn)行安裝，多臺流量計(jì)或者單臺流量計(jì)通過數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行相應(yīng)的連接，然后再通過 RS232 串行口與 GPRS 模塊相互連接，之后運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，最后主 GPRS 模塊再將數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)娇偪刂浦行模?見圖 1） .
在河道周圍設(shè)置的每一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)采集設(shè)備對流量傳感器的采集信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，再將得到的數(shù)據(jù)通過 RS232 串口將其傳輸?shù)?GPRS 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 IP 和 PPP 協(xié)議將數(shù)據(jù)包封裝后傳輸?shù)?GPRS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中； 基站的服務(wù)節(jié)點(diǎn)與 GGSN 連接對數(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 RS232 將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的前置機(jī)之后，將其導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫之內(nèi)的服務(wù)器中，中心Web 對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示處理。
2. 2. 2 河道水資源監(jiān)測系統(tǒng)的工作設(shè)備監(jiān)測方式
�。� 1） 水質(zhì)檢測儀器在對湖水進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，首先應(yīng)該對該水源地湖水中所含的各個(gè)物質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測分析，如對水質(zhì)中的色度、濁度以及含鹽量的多少等進(jìn)行監(jiān)測，并對湖水中的有害物質(zhì)如酸堿值以及礦物油等進(jìn)行監(jiān)測[6],從而得出以上監(jiān)測的數(shù)據(jù)； 然后對該地河道的水質(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） 對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并處理利用監(jiān)測系統(tǒng)對該地湖水進(jìn)行監(jiān)測，將傳感器測量的結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的信號傳給檢測數(shù)據(jù)的各個(gè)采集器，從而可以對其模擬的數(shù)據(jù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，之后單片機(jī)會對采集的信息進(jìn)行系統(tǒng)的處理； 如果監(jiān)測值發(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） 無線電通訊網(wǎng)絡(luò)的布置對于監(jiān)測系統(tǒng)的檢測結(jié)果要進(jìn)行處理，但是在對各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理工作時(shí)還是會存在相應(yīng)的難度，首先要想及時(shí)地處理分散在各處的監(jiān)測點(diǎn)就必須要建立無線擴(kuò)頻系統(tǒng)，這就需要花費(fèi)大量的人力、物力以及財(cái)力； 所以對于數(shù)據(jù)的監(jiān)測可以使用 GSM 無線網(wǎng)絡(luò)水資源檢測系統(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)來對河道的水資源進(jìn)行直觀合理的監(jiān)測管理，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)間的限制對以往的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。在檢測過程中，若是水質(zhì)的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，它就會對其進(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 GPRS 平臺對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并對數(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，然后對各種數(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，對于水情的監(jiān)測具有準(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)會自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼�。對于雨量以及水位進(jìn)行加報(bào)時(shí)，若水位和雨量超過了警戒線，則會按照之前設(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)則會立即進(jìn)行預(yù)報(bào)。對于河道水文的監(jiān)測，一般都是在人跡比較稀少的地方，所以，對于系統(tǒng)的供電系統(tǒng)一般是采用太陽能供電，這樣不僅可以滿足供電需求，還可以節(jié)省能耗。遙測終端會有多種省電的功能，這樣可以使主機(jī)盡量節(jié)省能源的消耗，當(dāng)系統(tǒng)需要對水情進(jìn)行預(yù)報(bào)或者加報(bào)時(shí)，GSM 無線模塊被遙測終端的系統(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)。在雨量的采集過程中，一般都是雨量觸發(fā) CPU 將其值記錄進(jìn)固態(tài)存儲器之后，設(shè)備又進(jìn)入 “休眠”的狀態(tài)。對于水位的數(shù)據(jù)采集方面，遙測終端會通過定時(shí)系統(tǒng)對水位進(jìn)行采集并記錄每一條采集的數(shù)據(jù)[8].遙測站在工作時(shí)，還可以通過本地鍵盤以及顯示器等對各個(gè)配置進(jìn)行修改。在遙測終端的信息儲存方面，它配備了大容量的儲存模塊，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
河道水資源是我國水資源的重要組成部分，其淡水資源的特性可以滿足人類日常的飲用水需求，但是隨著人類工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對河道水資源的水質(zhì)也有了很大的影響，威脅著人類日常飲用水資源的安全； 所以對于河道水資源水質(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)測系統(tǒng)，這樣能夠有效、及時(shí)的對河道水資源的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測并預(yù)報(bào)，為我國河道水資源的監(jiān)測提供有力的數(shù)據(jù)，從而有利于人們對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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