GPRS技术在水利监测系统中的应用

随着水利监测系统的发展，对监测手段和方法提出了更高的要求，以人工为主的传统水利监测模式，已无法满足现代水利监测系统发展的需要。现代高科技的迅速发展，特别是网络通讯技术的发展和广泛应用，使得水利监测系统逐渐向着网络化、自动化的方向发展。从水利监测系统的实际需要出发，结合移动无线传输和Internet技术，应用GPRS技术，最终实现了水利监测系统的自动化和无线化。

随着我国国民经济的迅猛发展，水利工程在国民经济中所起的作用越来越大，水利监测事业更是成为了影响国民经济发展的一个重要因素。GPRS技术具有可靠性高和成本低廉的优势，GPRS技术在水利监测系统中的运用，使水利监测实现了现代化管理和智能化操作。水利监测存在着监测点多、地理位置分散、位置较偏僻〔部分测点)等实际情况，通过GPRS技术在线实时监测，能够对可能或正在发生的险情、汛情、灾情进行实时动态监控，准确判断状态，及时采取预防和补救措施，为水利部门的决策和减少灾害带来的损失争取了宝贵的时间，更好的保障了人民生命财产安全，同时也保障了社会稳定和经济的可持续发展。

1　GPRS技术应用于水利监测系统的必然性

所谓水利监测系统，就是水利部门对所辖流域或测区内，固定站点或者移动站点的雨量、水质、水流速、水位、含沙量、潮位、风向、风速等水文气象，进行探测的一种信息系统，主要用于对各种河流、湖泊、水库等的水文情况进行监视，对各种突发水情起预警作用，以便防范和减少各种洪涝灾害的发生，以及对已发生的各种灾害进行监控，抑制灾情的进一步恶化和升级。

传统的水利监测系统，主要是采用人工操作的方式。这种方式存在着以下弊端：一是测量数据的采集和处理不够及时，容易出现人为误差;二是测量数据的传输不够及时;三是采用传统媒体来记录，不方便历史数据的调用和分析。它已经远远无法适应现代水利工程的需求，大大制约了现代水利事业的发展。因此，应用GPRS技术来促进水利监测系统的自动化发展，就成为了必然。

2　GPRS技术在水利监测系统中的应用研究

2.1　GPRS概述

GPRS即General　Packet　Radio　Service，是通用分组无线业务的简称，是一种基于GSM系统的新型承载业务，它可以为GSM用户提供分组形式的数据传输服务，包括数据的传送和接收。GPRS是2G向3G演进的重要一步，不仅被GSM支持，同时也被北美的IS-136支持。

2.2　GPRS技术应用在水利监测系统中的可行性分析

GPRS系统提供广域的IP连接，它的网络连接稳定可靠，网络覆盖较广，而且数据传输能力强、通信费用低，不受地域限制，传输的数据实时性较高。

⑴　高速数据传输

GPRS数据传输的速度最高能够达到每秒钟171.2kb，是GSM的10倍，在目前的网络中，实际的数据传输速度大概在20～60kb/s，对于水利监测系统对监测站每次传输文件10kb/s以内的速率要求，完全是绰绰有余。这在一定程度上提高了水利监测系统数据采集和传输的速度，提高了工作效率。

⑵　永远在线

GPRS具有永远在线的特点。由于GPRS无线终端一开机就与网络连接上，并且一直与网络保持着联系，所以GPRS建立新的连接无需任何时间，也就是说，它不再像传统的GSM网络那样，在网络断开后必须要花时间重新拔号才能再次连接网络。GPRS的这一特点在最大程度上满足了水利监测系统在数据采集和传输方面对实时性的要求。

⑶　网络覆盖范围广

GPRS是基于GSM网络的，众所周知，GSM网络已经覆盖了中国境内的绝大部份地区，基本上没有网络盲区的存在。这一优点正好适应了水利监测点多、地理位置分散、位置较偏僻(部分测点)的实际情况，能够使水利监测系统的监测不再受地区地形、通信线路、接入地点的制约，水利监测系统的监测范围因此而变得更大、更广，也使水利监测点采集回来的数据更加的科学、合理和全面。

⑷　通讯费用低

网络的使用是需要收费的。与GSM的计时收费不同的是，GPRS是按照通讯产生的数据流量来收费的，只要不传输数据，不管在网络上挂多久，都不会产生费用。在这一点上，对于水利监测系统实时在线的要求来说，既可以保证水利监测系统的随时使用，又大大降低系统的日常运行费用。

⑸　建设成本低

GPRS利用无线通信的网络平台来传输数据，用户无需建立专门的通信设备和基站，更不需要建设网络，而只是需要购置相应的GPRS终端设备，并对其进行日常维护。这一点大大减少了水利监测系统的建设成本。

⑹　通讯安全可靠

GPRS通讯方式，其通讯过程保密性强，可靠性较高，还具有很强的抗干扰能力。特别是在采用了APN专线接入的时候，可以大大提高水利监测系统原始数据传输的及时性和准确性。

2.3　GPRS技术在水利监测系统中的实际运用

首先，数据处理中心按照实际需要，对各监测站发出采集水文、水情的各种指令。其次，各监测站在接收到数据处理中心的指令后，采集单元RTU(Remote　Terminate　Unit)就开始启动，自动完成各种水情参数的采集，并且对数据进行预处理和存储，随后，这些采集、预处理好的数据就通过GPRS通讯系统，传输到数据处理中心。最后，数据处理中心在接收到各监测站的数据后，对这些数据进行整理，汇总成完整的水文、水情日报表，并快速、及时地绘制出各种水利参数的变化趋势曲线图。水利部门根据这些水利参数的变化趋势，从而可以快速地制定出防汛决策和调度，为防洪救灾提供可靠的科学依据，并为防洪抗灾工作赢得宝贵的时间。

广东省佛山市南海区桂城街道位于珠江潮感区，现有水闸电排站54座，位置分布分散。日常管理及防洪排涝压力巨大，为提高管理水平，实现对水闸电排站的运行数据及水文数据的实时监测，构建了基于GPRS技术的水利监测系统，在实际应用中取得了很好的效果。该系统由分布于各闸站的采集单元和数据处理中心组成。由数据中心每10秒定时向各采集单元发出指令，各监测站在接收到数据处理中心的指令后，采集单元自动完成各种水情数据及运行参数的采集，并且对数据进行预处理，随后，这些采集、预处理好的数据就通过GPRS通讯系统，传输到数据处理中心。数据处理中心在接收到各监测站的数据后，对这些数据进行整理。系统通过对数据的分析，实时地生成各种水文数据及运行参数异常报警等信息，便于系统运行人员实时掌握辖区水情和设备运行参数的异常，实现快速处理各种问题，赢得宝贵时间。采集到的数据也可以汇总成完整的水文、水情报表，并快速、及时地绘制出各种水利参数的变化趋势曲线图。

2.4　GPRS技术在实际应用中存在的问题及其解决方法

⑴　可靠性、稳定性

基于GPRS技术的水利监测系统，其运行的可靠性和稳定性，是建立在GPRS网络的可靠、稳定的基础上的。虽然GPRS设备和网络本身的可靠性、稳定性并不存在问题，但网络环境的可靠性、稳定性却会影响到GPRS网络的运行。由于GPRS网络使用的普遍性，受到外界环境或人为因素的影响，在短时间内，如果有大量的突发业务量，会造成网络的拥挤、堵塞，使得网络不能够及时、可靠地传送和接收水利监测系统和各监测站之间的数据。针对这一现象，可以采取相应的措施来存储数据，同时通过短信息通知数据处理中心，以避免或减少由此造成的损失。

⑵　数据传输的安全性

GPRS网络的数据传输也受到外界环境和人为因素的影响：如木马、病毒的攻击，非法入侵等，这严重影响到了水利监测系统数据传输的安全性。在这方面，可以采用VPN虚拟网络连接安全技术，将用户与Internet隔离开来，只接入内部虚拟专用网络，避免木马、病毒的攻击和非法入侵，以此来保障数据传输的安全性。

结语

我国是一个洪涝灾害频发的国家，河流、湖泊数量众多，并且实际情况错综复杂，每年发生的大量的自然灾害，给国民经济造成了不可估量的损失。随着国民经济的高速发展，水利工程在国民经济中所起的作用越来越大，而防汛、抗涝则是水利工程中影响最大、最为重要的工作，在防汛抗涝工程中，水利监测这项工作更是重中之重。在水利监测系统中应用GPRS技术，通过在线实时监测，能够更加及时地了解各监测站水域的水文特征，特别是在遇到台风、暴雨、冰雹等恶劣天气时，方便水利部门及时了解现场状况，快速做出科学、合理的措施，以防范重大灾害事故的发生，保障人民群众的生命财产安全。