水文监测系统中GPRS技术的应用分析

卢文军

（永州市水文局 湖南永州 425006）

水文监测系统中GPRS技术的应用分析

卢文军

（永州市水文局 湖南永州 425006）

随着科学技术的不断发展，水利监测系统对于科技的需求也日益增加，传统的人工方式难以适应满足现代的需求，需不断运用新的技术对水文监测手段和方式进行改进。本文就对我国水文监测系统的发展和现状、GPRS技术及其优势、应用进行了简要的分析，以期为相关人员提供参考。

水文监测系统；GPRS技术；应用；分析

1 引言

所谓的水文监测系统是指为了能够适应水利信息化以及现代化发展的需要，收集好降水、水位、流量以及含沙量等水文要素，并对这些信息进行处理。因为水文监测的覆盖率比较大，绝大多数的监测点都分布在野外，数据量大且比较的分散，进行远程传输时则比较的复杂，所以，就需要水文自动测报系统的专业技术较强，在水文监测系统中应用GPRS技术能够有效将这些问题解决，还能有助于提高水文监测技术的水平。

2 我国水文监测系统的发展和现状分析

2.1 我国水文监测系统的发展

水文监测系统包含了水文、通信以及计算机等多种学科以及技术，其可以采集、传输以及处理好河流、湖泊以及水库的雨水信息。不断开发并完善水文监测系统能够有助于提高水资源的利用效率，加强建立水利基础设施的建设，并有效预防洪涝灾害。在我国防汛工作中水文监测系统由来已久，而现如今随着计算机以及通信技术的不断发展，传输水文监测数据的方式也在不断变化。1970～1980年中期，传输数据主要使用的是国外进口的无线超短波设备；1980年代中后期，我国水利部门则开始鼓励国内研究所或者有关高校加强对超短波遥测设备的自行研发；1990年初始尽管有了超短波、卫星以及有线公网进行传输，但超短波传输方式仍旧扮演着十分重要的作用，而在1990年末期，TERNET网络技术和GSM短信方式也陆续得到了应用，但规模还不够大，推广的强度也不高。直至2002年5月，由中国移动推出的商用的GPRS移动互联网技术，引发了一场新的革命。而GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，其所提供的无线口连接是从端到端的，使用者能够利用无处不在的全球移动通信系统，以无线连接的方式，接入到固定的IP网络，不但方便且十分的快捷。此方法跟原先的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式相比，更具有实效性和稳定性。

2.2 我国水文监测系统的现状分析

近年来，我国的水情自动测报系统得到了较快的发展，且在技术上有了十分明显的进步，但要是跟国际上先进国家的产品比起来，相差较大，经分析，究其原因主要有以下几点：

（1）用来自动测报水情的传感器品种比较少，难以将其应用范围扩大，且有些传感器的性能或者功能还不符合相关的技术要求。

（2）跟国际先进设备相比，硬件设备的可行性（一般指的是MTBF指标以及质量稳定性等方面）还需要不断的提高。

（3）进行通信的方式比较的单一，难以跟特殊复杂的布网要求相符合。

（4）投入的新技术以及新产品研制力量不足，现阶段，大部分的研制单位由于研发经费不足，难以及时的研制新的产品以及应用更为先进的技术，导致新技术的储备不断的下降，对技术的进步产生了一定的阻碍。

3 GPRS通讯技术及其在水文监测应用中的优势

3.1 GPRS通讯技术概述

GPRS是通用分组无线业务的英文简称。它是利用分组交换的技术发展出的一种无线传输方式，属于国际上流行的2.5代移动通信技术。GPRS是在原有的GSM移动通信网络系统基础之上发展起来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供移动分组数据服务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。

由于在GSM网络中加入了分组交换功能的实体来支持采用分组交换方式的数据传输。所谓分组交换就是将数据分装成许多独立的数据包，再将这些数据包一个一个传送出去，形式上很像寄包裹。每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源得到了有效利用，GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s，实际应用带宽大约为20～60Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。采用分组交换的好处是在有数据需要传送的时候才会占用频宽，即使用GPRS技术的用户永远在线且按流量计费，大大降低了通信成本，这对于用户来说是比较合理的。在防汛决策系统中，水情信息的数据传输量不大，但测点所处地理位置偏僻，需要进行频繁、定期的数据传输以保证用户能够及时掌握最新的水情、雨情，从而作出正确的决策，GPRS技术特别适合间断、突发、频繁少量的数据传输，也适合偶尔的大数据量的传输。因此是实现防汛决策系统的一种理想通信方式。

3.2 GPRS通讯技术应用在水文监测中的优势

3.2.1 具有后台服务功能，全天候实时在线

连接GPRS后，保持其处于在线状态，并确保无线终端已经开机，这样就能够随时保持网络连接，并且此技术具有后台服务的功能，在每次传输数据时能够自行呼叫连接。GPRS技术能够对多个点的数据传输提供相应的支持，在数据监测中心能够进行快速的双星通信，避免双向通信之间产生不必要的干扰，这样用户就能够在网络上收发数据，且不会断线。

3.2.2 监测范围广泛，覆盖面大

如今，全国范围内都已经覆盖了GPRS技术，因而这些网络接入点不会受到地点的限制，在进行水文监测时使用GPRS技术后就会确保水文监测的点不会被铜线线路以及地区所限制，很少有无线网络的盲区，所以即使地区处于比较偏远的地域也能够接收到GPRS传输的数据信息，这样就便于对水文信息进行监测并采集。

3.2.3 运营成本低，传输耗能少

GPRS进行收费时是根据使用的流量费用进行收费的，没有流量就不会产生费用，如果按照包月的方式进行计算，则可以不受流量的限制进行收费。在GPRS系统中，使用的收费方式都比较的统一，就避免了漫游的费用，从某种程度上来说极大的减少了水文监测部门的成本投入。利用GPRS技术在进行野外监测点工作时，一旦需要跟远距离的数据监测中心进行数据传输以及双向通信时，传输设备所消耗的平均能量为210MW，这跟传统的数据传输设备消耗能量相比要小很多。

3.2.4 传输量大

监测水文时需要的数据数量较多，而GPRS技术则集合了IP、X25和ITU等技术，并依托GSM的无线分组交换网，因而能够同时传输多个数据，传输的量较大，跟水文监测的相关要求相符。

4 GPRS技术在水文监测领域中的应用与实现

4.1 GPRS系统工作流程

由于GPRS技术的水文自动测报系统的应用是利用GPRS网络传输功能将水情信息所形成的IP数据传输到中心站计算机中，最终实时的传输并共享水情信息，而在水文监测系统中每个遥测站都要配置具有GPRS功能的通信模块并开通GPRS业务的SIM卡。如今，该项技术已经在防汛工作中得到了广泛的运用，实用价值比较的高，具有十分良好的发展前景。水文监测系统的主要工作流程在于，当测站通信模块通电后，会自动登录到移动GPRS网络，并根据有关规定进行拨号登录GPRS移动通信网CMNET，一旦登录成功，就表明遥测站与互联网连接成功，就可以采用TCP/IP协议传输数据。使用GPRS传输水文数据的系统通常使用的是自报式，而各遥测点从移动公司获取的GPRS通信模块一般都只是动态的IP地址。需要在中心站设置一台专线连接传输器，该传输器能够申请到固定IP地址的GPRS通信模块，且能够跟移动中心之间进行数据连接。如果遥测站的数量比较多时，利用此结构能够提高传输的效率，减少传输延时，传输的水情数据数量较小时，利用GPRS按流量计费方式，能够减少运行的费用。

4.2 GPRS的安全措施

因采集水文数据的系统具有一定的特殊性，这就需要水文监测系统具有较高的安全保障性以及稳定性。具有一定的安全保障功能则能够减少系统内外有意或者无意的破坏，而网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。而所谓的稳定性则是指系统能够每天24h不间断运行，即便系统中的硬件和软件有故障发生，也不能够将系统的运行中断掉。数据中心则能够利用公网进行接入，也可以接入到移动专网，而使用公网接入的方式不需要投入较多的成本，传输GPRS数据的相关设备要通过Radius服务器的认证，而设备能够对传送整个数据过程进行加密，具有较强的安全性，能够充分确保传输的速度以及网络服务的质量。

5 结语

总之，在水文监测系统中应用GPRS通信技术能够实现对水文情况的在线监测，及时准备好观测数据，并对其进行传输、处理、整合并储存，为有关部门提供相关的数据信息，确保数据的科学性和合理性，并通过水利部门了解好水文的条件，对其进行有效的控制，避免重大的洪灾发生。

[1]艾尔肯·尼牙孜.水文监测系统中GPRS技术的应用分析[J].黑龙江水利科技，2013，41（11）：162～164.

[2]周妍.GPRS网络及在水文自动测报系统中的应用综述[J].黑龙江水利科技，2011（5）：70～71.

[3]郑建民，杨祯祥.浅析GPRS通信技术的水文水资源信息监测系统中应用[J].华夏地理，2015（20）：63.

TV123

A

1004-7344（2016）10-0110-02

2016-3-18

卢文军（1968-），男，工程师，大专，主要从事水文水资源监测、管理工作。