GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用

馮公偉

(新疆庫爾勒水文水資源勘測局，新疆庫爾勒841000)

1 GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 具有后臺服務(wù)功能，實時在線

GPRS可隨時保持網(wǎng)絡(luò)連接，并且有后臺服務(wù)功能，不需要每次數(shù)據(jù)傳輸都重新呼叫連接。GPRS連接之后，一直在線，只要無線終端開機，就會和GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，只需一次激活過程，就會登錄網(wǎng)絡(luò)，時間迅速快捷，一般2～3 s就可以完成連接。不需要等待，可以同時接收多個數(shù)據(jù)，做到同步處理，能夠有效地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)募皶r性要求[1]。

1.2 GPRS監(jiān)測范圍廣，覆蓋面積大

網(wǎng)絡(luò)采用的是GPRS無線移動通信技術(shù)，這就使監(jiān)測點不用受通信線路和地區(qū)的限制。目前，GPRS的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積已經(jīng)到達大部分地區(qū)，很少有無線網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)，因此，可以大范圍的進行無線網(wǎng)路的運用，從而滿足水文監(jiān)測范圍廣的要求，同時，無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積還在擴大。

1.3 傳輸量大

在對水文監(jiān)測時，為了更好更全面地了解水文情況，設(shè)立的監(jiān)測點較多，為了滿足對突發(fā)性數(shù)據(jù)的傳輸要求，每一個監(jiān)測點要做到實時和水文自動測報系統(tǒng)連接、傳輸。這就需要大量數(shù)據(jù)的同時傳輸。GPRS無線通信技術(shù)集合了IP、X2.5和ITU等技術(shù)，并依托GSM的無線分組交換網(wǎng)，所以能同時進行多個數(shù)據(jù)的傳輸，有效地解決了水文監(jiān)測中的這一難題。

2 GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 GPRS通信技術(shù)的總體應(yīng)用

水文自動測報系統(tǒng)中，GPRS通信技術(shù)的運用，需要各遙測站配備GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能的通信模塊及具有GPRS業(yè)務(wù)的SIM卡，GPRS通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 GPRS通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

測站的通信模塊通電作業(yè)后，就會自動登錄到GPRS的移動通信網(wǎng)絡(luò)，然后自動撥號，遙測站和互聯(lián)網(wǎng)進行連接，連接成功后，就可以進行數(shù)據(jù)的傳輸[2]。GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中一般是自報式或混合式的工作模式，移動公司一般會給遙測站的通信模塊分配動態(tài)的IP地址，然后在中心站設(shè)立具有接收遙測站數(shù)據(jù)功能的通信模塊，并和移動中心相連。

2.2 GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中的組成部分

2.2.1 遙測站

遙測站主要是對一定區(qū)域內(nèi)水文情況的自動采集，并將取得的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單的處理，然后進行數(shù)據(jù)的傳輸。RTU和收發(fā)信機是遙測站的主要設(shè)備，RTU主要負責對反應(yīng)水文情況的一些具體水文參數(shù)的采集，然后進行預(yù)處理、儲存。收發(fā)信機就是對RTU處理儲存的數(shù)據(jù)進行發(fā)送，還有對系統(tǒng)監(jiān)控中心的信息的接收。

2.2.2 GPRS通信網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)在，在水文自動測報系統(tǒng)中使用的通信網(wǎng)絡(luò)都是采用移動公司已經(jīng)鋪設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)，不用重新鋪設(shè)，只需要在移動公司建立一個系統(tǒng)中心站就可以使用了。

2.2.3 系統(tǒng)中心站

系統(tǒng)中心站通過移動互聯(lián)網(wǎng)連接移動中心。主要分透明和不透明兩種方式。透明接入，可以不用進行網(wǎng)絡(luò)認證，可由移動用戶代替簽權(quán)，這樣會提高用戶的接入速度，減少投資成本。但是，這種情況由于透明度高，安全性有待考慮，如果水文移動運營商是GPRS運營商的話，可以采用這種方式，速度快，投資少。另外，就是不透明接入，這就需要網(wǎng)絡(luò)認證，相對較慢。

2.3 具體工作流程

水文自動測報系統(tǒng)由中心站、中繼站和遙測站組成。其中遙測站主要完成對水情參數(shù)傳感器數(shù)據(jù)的采集、存儲并通過超短波，或衛(wèi)星、或有線電話、或無線電話等信道向中心站(或中繼站)傳送數(shù)據(jù)，一般安裝在野外，由遙測終端機、天線、饋線、避雷器、無線電發(fā)射機(電臺或衛(wèi)星終端)、太陽能電源板、蓄電池、流量傳感器、水位傳感器、外筒等組成。遙測站可選裝人工置數(shù)儀和長期固態(tài)存儲器。遙測站采用定時和增量自報方式向中心發(fā)送數(shù)據(jù)。水文自動測報系統(tǒng)的中心站用來接收遙測站(或經(jīng)中繼站轉(zhuǎn)發(fā))傳送來的數(shù)據(jù)，并可對數(shù)據(jù)進行存儲、處理、顯示和分析，通過數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件實現(xiàn)防汛調(diào)度需求，一般設(shè)在防汛調(diào)度中心。中心站由接收天線、饋線、避雷器、無線接收機(電臺)、解碼器、工業(yè)控制計算機(或PC)組成。GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要包括了相關(guān)的數(shù)據(jù)遙測終端、通信平臺、分中心3部分。

2.3.1 終端遙測的工作流程

數(shù)據(jù)遙測終端是RTU終端通用的設(shè)備，采用的是模塊化的設(shè)計，多核微處理技術(shù)。具有多重的抗干擾性、防護技術(shù)的保證，同時低功耗的設(shè)計，有效地降低了系統(tǒng)的維護成本。數(shù)據(jù)遙測終端可以連接多種傳感器，包括水位計、雨量計、風向等，此外，還支持多種通信方式，像有線寬帶、GPRS、GSM短信等，數(shù)據(jù)遙測終端以太陽能為動力，可以保證無人看管長期運行，并且可以配備多種模塊化的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)多種情況，因此，廣泛的應(yīng)用于水文監(jiān)測。

2.3.2 水利通信平臺

水利通信平臺擁有多種數(shù)據(jù)接口，能夠接收短信、GPRS、網(wǎng)絡(luò)透傳等。從通信平臺的系統(tǒng)功能分析，水利通信平臺的特點:①傳輸速度高。②傳輸?shù)馁|(zhì)量較高。用戶間固定的連接，大量的光纖系統(tǒng)，并且時間延限小。③工作協(xié)議簡單。運用的是交叉連接技術(shù)和復(fù)用技術(shù)，本身不受約束，面向數(shù)據(jù)用戶，呈現(xiàn)透明性。④連接方式靈活。支持多種業(yè)務(wù)，可以和用戶網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備連接。⑤電路可靠性能高。⑥運行管理簡便。

2.3.3 分中心

分中心通過外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分發(fā)器對水利通信平臺的數(shù)據(jù)進行讀取。

3 結(jié)語

以上本文對GPRS通信技術(shù)在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢和具體措施，進行了分析，以此可以明確地了解水文自動測報系統(tǒng)對GPRS通信技術(shù)應(yīng)用的要性。但是關(guān)于如何在水文自動測報系統(tǒng)中對GPRS通信技術(shù)優(yōu)勢，進一步充分地進行發(fā)揮，還需要廣大研究人員加大研究。

[1]周妍.GPRS網(wǎng)絡(luò)及在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用綜述[J].黑龍江水利科技，2011，39(05):116 －117.

[2]鄒源盛.GPRS在水文自動測報系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2013(01):42－43.