河道水資源監測中GPRS技術的功能論文

　　1 概述

　　河道生態系統的建設與發展影響著我國社會的可持續發展，但是人們對於環境保護意識方面還存在一定的缺陷，這就會在經濟發展過程中對河道造成相應的汙染；所以，相關工作人員應該及時利用GPRS 技術對河道進行實時監控，組建河道水資源水文資料的實時收集系統[1],這樣才能為河道水資源的保護提出合理的方案以及保護措施。

　　1. 1 GPRS 技術概念

　　GPRS 技術是指通訊分組無線服務技術，這項技術的應用主要是在移動資料業務方面，是現階段遠端無線通訊的一種比較適用的方法，它在某種程度上可以認為是 GSM 技術的一種延續； GPRS 技術主要是在原有的 GSM 系統上加入了分組資料節點，這樣更能夠滿足遠端無線通訊的要求。

　　GPRS 技術具有自身的網路獨特性，它能夠保持不間斷的對地域進行實時的監控並及時對採集到的資訊進行傳輸；同時它還有雙向通訊的特點，可以對遠處的各個終端裝置進行遠端操作。在使用過程中，只需要進行遠端的監控，並不需要建設中繼站以及基站等。GPRS 技術是採用 TCP 或者 UDP協議實現對資料的傳輸，所以其通訊的正確率很高；同時，它還可以對大容量資料進行高效的傳輸[2],傳輸速率很高，一般可以達到40 kbps左右。

　　1. 2 GPRS 技術功能

　　GPRS 網路的工作方式主要是透過 IP 地址定址來進行，因此只需要監控中心對 IP 和具體的埠號進行指定，並接入網際網路就可以實現 GPRS 遠端監控。IP 號是由網路商進行分配的，所以在沒有進入待機頁面時，不具備 IP 地址，只有各個監控點建立傳輸通道之後，伺服器等裝置才可以開始工作，進行資料的傳輸[3].

　　1. 2. 1 伺服器

　　伺服器端程式在執行的過程中，會對各個監控點的工作進行監視，若是有需要建立連線服務的，就會自動對其進行連線並接受其傳來的資料資訊。

　　同時，伺服器埠可以透過 Socket 對資料進行快速準確的傳輸。

　　1. 2. 2 客戶機

　　客戶機在執行工作時，會根據預先指定的埠號等與伺服器進行資訊連線，客戶機 GPRS 技術的終端一般都採用 ETPro + + 的無線形式 IP Modem,這種埠有很多不同的連線介面，人們可以根據需求的不同進行相應的埠選擇。

　　2 GPRS 技術的應用

　　2. 1 河道水資源 GPRS 技術監測應用的必要性

　　河道水資源是非常重要的淡水資源，所以，對於河道水質的實時監控也顯得尤為重要。以往，人們對於河道水質的檢測主要是靠人工進行監測，這種監測手段費時費力，同時還會影響監測資料的準確性[4_ 5].隨著社會經濟的不斷髮展，人工監測手段已經逐漸的淡出人們的視野，對於河道水資源的監測也逐漸趨於自動化的檢測系統。所謂的自動化的檢測系統，主要是指在河道的周圍放置一些感測器監測裝置，及時對水質成分的變化進行監控，同時透過無線電裝置將資料傳輸到最近的基站進行處理，並將處理結果再傳到距離比較遠的工作站，然後對其進行進一步的分析處理，嚴密地監控水質的變化。

　　2. 2 河道監控系統的監測應用

　　2. 2. 1 總體監測結構的應用

　　在對河道水資源進行檢測時，每個監測點都可以將 GPRS 作為遠端通訊裝置對其進行安裝，多臺流量計或者單臺流量計透過資料採集模組進行相應的連線，然後再透過 RS232 序列口與 GPRS 模組相互連線，之後運用網路系統對資料進行傳輸，最後主 GPRS 模組再將資料透過串列埠傳輸到總控制中心（見圖 1） .

　　在河道周圍設定的每一個監測點採集裝置對流量感測器的採集訊號進行相應的處理，再將得到的資料透過 RS232 串列埠將其傳輸到 GPRS 的通訊模組，之後將其與移動基站進行相互連線，最後再透過 IP 和 PPP 協議將資料包封裝後傳輸到 GPRS 網路系統中；基站的服務節點與 GGSN 連線對資料進行系統處理，主 GPRS 通訊模組將資料進行解包再透過 RS232 將這些資料傳輸到監測中心的前置機之後，將其匯入資料庫之內的伺服器中，中心Web 對資料進行顯示處理。

　　2. 2. 2 河道水資源監測系統的工作裝置監測方式

　　（ 1）水質檢測儀器在對湖水進行監測時，首先應該對該水源地湖水中所含的各個物質的資料進行檢測分析，如對水質中的色度、濁度以及含鹽量的多少等進行監測，並對湖水中的有害物質如酸鹼值以及礦物油等進行監測[6],從而得出以上監測的資料；然後對該地河道的水質進行總體的資料分析以及資料的整合，從而得出其水質的大致資訊。

　　（ 2）對現場檢測資料進行採集並處理利用監測系統對該地湖水進行監測，將感測器測量的結果以標準的訊號傳給檢測資料的各個採集器，從而可以對其模擬的資料值進行轉化，之後微控制器會對採集的資訊進行系統的處理；如果監測值發現異常或者總數值高於起先規定的數值範圍，該微控制器就會自動發出警報，從而提醒相關工作人員進行處理。

　　（ 3）無線電通訊網路的佈置對於監測系統的檢測結果要進行處理，但是在對各個監測點的資料進行處理工作時還是會存在相應的難度，首先要想及時地處理分散在各處的監測點就必須要建立無線擴頻系統，這就需要花費大量的人力、物力以及財力；所以對於資料的監測可以使用 GSM 無線網路水資源檢測系統，它的覆蓋面比較廣，能夠保證資料的準確以及及時的傳輸。

　　（ 4）監控裝置

　　監控中心可以運用地理資訊系統來對河道的水資源進行直觀合理的監測管理，它可以實現資料的實時顯示，並可以不受時間的限制對以往的監測資料進行檢視。在檢測過程中，若是水質的資料發生變化時，它就會對其進行自主報警並顯示，同時記錄下報警的資訊以便於日後檢視。

　　2. 3 水文資料收集系統在河道水資源監測中的具體應用

　　2. 3. 1 水文資料收集系統的工作原理及裝置構成對於水文資料收集系統的構成，主要有以下幾個方面：中心站主要是以 GPRS 資料接收和中心端管理軟體構成，監測站的構成主要有水位計、電源等。中心站的工作主要是借用網際網路透過 GPRS 平臺對監測資料進行接收並對資料進行初步的處理[7],再由編碼進行調製將處理後的資料借用網際網路軟體傳輸至中心資料庫，然後對各種資料進行分析整合處理。

　　硬體裝置構成：現階段我國應用 GPRS 技術進行資料收集的'裝置主要是水位雨量一體化裝置，該裝置的體積小，節約能源，對於水情的監測具有準確性以及實時性，由該裝置組成的水位雨量的收集系統具有投資小、效率高等一系列的優點。

　　2. 3. 2 水文資料收集系統的應用

　　資料終端站對於資料的處置，是採用定時定量報告模式，到設定的時間系統會自動將資料傳輸到中心站。對於雨量以及水位進行加報時，若水位和雨量超過了警戒線，則會按照之前設定的時間進行預報。若水位線達到加報水位時，系統則會立即進行預報。對於河道水文的監測，一般都是在人跡比較稀少的地方，所以，對於系統的供電系統一般是採用太陽能供電，這樣不僅可以滿足供電需求，還可以節省能耗。遙測終端會有多種省電的功能，這樣可以使主機儘量節省能源的消耗，當系統需要對水情進行預報或者加報時，GSM 無線模組被遙測終端的系統喚醒進行資料的傳輸；當資料資訊傳送完畢後，就又進入 “休眠”狀態。在雨量的採集過程中，一般都是雨量觸發 CPU 將其值記錄進固態儲存器之後，裝置又進入 “休眠”的狀態。對於水位的資料採集方面，遙測終端會透過定時系統對水位進行採集並記錄每一條採集的資料[8].遙測站在工作時，還可以透過本地鍵盤以及顯示器等對各個配置進行修改。在遙測終端的資訊儲存方面，它配備了大容量的儲存模組，這樣可以記錄大量的雨量或者河道的水位資料。

　　3 結語

　　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，但是隨著人類工業經濟的不斷髮展，對河道水資源的水質也有了很大的影響，威脅著人類日常飲用水資源的安全；所以對於河道水資源水質要實施嚴密的監控，充分利用 GPRS 等先進的技術建立水資源監測系統，這樣能夠有效、及時的對河道水資源的水質進行實時的檢測並預報，為我國河道水資源的監測提供有力的資料，從而有利於人們對河道水資源做出合理的保護方案，保護水資源。

　　參考文獻：

　　[1] 黃榮星，許士敏。基於 GPRS 技術的城市水資源監測系統[J]. 現代電子技術，2004,27（ 4） : 43_45.

　　[2] 劉裕偉，劉景彬，姜懷璽。 GPRS 技術在供水測控系統中的應用[J]. 水利技術監督，2010（ 4） : 49_52,56.

　　[3] 武建，徐永兵，錢繼兵，等。 GPRS 技術在供水工程無線監測系統中的應用[J]. 水利規劃與設計，2014（ 1） :69_71.

　　[4] 徐奕。基於 GPRS 技術的城市水資源監測系統研究[J]. 電子技術與軟體工程，2013（ 17） : 53.

　　[5] 張廣馳。基於 GPRS 的水資源遠端監測系統研究[D].淮南：安徽理工大學，2014.

　　[6] 胡盾。水資源監測系統應用設計[D]. 西安：西安工程大學，2013.

　　[7] 寧淼，葉文虎。我國淡水湖泊的水環境安全及其保障對策研究[J]. 北京大學學報（自然科學版）網路版（預印本） ,2009,45（ 1） : 63_69.

　　[8] 馮道訓。 ZigBee 和 GPRS 技術在無線水文監測系統中的應用研究[D]. 太原：太原理工大學，2008.