摘要：GPRS具有速度快、使用費(fèi)用低的特點(diǎn)，其傳輸速度可達(dá)171.2kb/s。與有線通訊方式相比，采用GPRS無線通信方式則顯得非常靈活，因此，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程水文監(jiān)測提供了有力的支持。本文針對GPRS在遠(yuǎn)程水文監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：GPRS；水文監(jiān)測；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
中圖分類號： P332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對水文信息不斷提出新要求，水文觀測項(xiàng)目和內(nèi)容不斷增加，對觀測手段和方法以及水文監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提出了越來越高的要求；現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)了水文監(jiān)測技術(shù)自動(dòng)化的發(fā)展。
1 GPRS的遠(yuǎn)程水文監(jiān)測方案優(yōu)點(diǎn)
中國移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建水文信息采集傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水文信息采集點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。GPRS無線水文監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：
（1）可靠性高：與SMS短信息方式相比，GPRSDTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制，并具備極強(qiáng)的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。
�。�2）實(shí)時(shí)性強(qiáng)：GPRS具有實(shí)時(shí)在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小，并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸，因此GPRS監(jiān)測數(shù)據(jù)中心可以多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)之間快速，實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
�。�3）監(jiān)控范圍廣：GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于水文信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，部分水文信息采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。因此采用GPRS網(wǎng)絡(luò)是其理想的選擇。
�。�4）系統(tǒng)建設(shè)成本低：由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝設(shè)備即可，建設(shè)成本低；也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。
�。�5）系統(tǒng)運(yùn)營成本低：采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi)，省去昂貴的漫游費(fèi)用,GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi)，(1～3分/1K字節(jié))，也可以按包月不限流量收費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。
�。�6）可對各監(jiān)測點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制，如時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開關(guān)等控制功能，并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級。
�。�7）系統(tǒng)的傳輸容量，擴(kuò)容性能好：GPRS中心要和每一個(gè)水文信息采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于水文信息采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰�，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu)，具備良好的擴(kuò)展性能，一個(gè)監(jiān)測中心可輕松支持幾千個(gè)現(xiàn)場采集點(diǎn)的通信接入。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作機(jī)制
水文數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)主要包括以下幾個(gè)方面：水文數(shù)據(jù)采集設(shè)備，一般指的是水文遙測終端機(jī)，可進(jìn)行雨量采集、水位采集、流量采集；GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端，完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；水文信息中心站，包括系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫，可分析、顯示、存儲、發(fā)布水文信息數(shù)據(jù)以供決策。
�。�1）水文遙測終端機(jī)。直接測量雨量、水位等水文數(shù)據(jù)，是整個(gè)遙測系統(tǒng)信息的來源，終端機(jī)除具有雨量、水位定時(shí)發(fā)送等基本功能外，還具有強(qiáng)發(fā)和編程功能，遙測終端機(jī)一般處于河流上游或者湖泊邊緣，分布分散，可以長期工作在無人值守的環(huán)境中，并且往往無交流電源提供，需要靠太陽能浮充和免維護(hù)蓄電池供電。
�。�2）GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端。對于報(bào)汛通信網(wǎng)，中心從遙測站取得各類水情信息，這是最基本、最主要的；通訊方式可采用PSTN、GPRS、衛(wèi)星等，由于移動(dòng)通信GPRS網(wǎng)絡(luò)具有穩(wěn)定可靠、覆蓋面較廣、網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)、通信費(fèi)用低、不受地域限制的優(yōu)點(diǎn)，具體包括：①先進(jìn)性，隨著移動(dòng)通訊技的發(fā)展，如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)基于分組的GPRS通訊；并且繼續(xù)向3G方向發(fā)展。②可靠性，作為商用的電信運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，其可靠性相當(dāng)高，信息發(fā)送和接收安全可靠，不會(huì)丟失。③實(shí)用性，GSM作為一個(gè)成熟實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)能滿足用戶需求，實(shí)現(xiàn)資源共享，信息交流。④經(jīng)濟(jì)性，首先，采用移動(dòng)通訊方式在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上不需要投入，也不用租用通信線路其次，通訊費(fèi)用低，GPRS只有產(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)；GMS短消息發(fā)送一條信息的費(fèi)用為0.1元，接收者不收費(fèi)。
因此，GPRS在水文數(shù)據(jù)傳輸通信方面可以被認(rèn)為是一種首選的通信方式。設(shè)備可采用驛唐科技的MD-600G工業(yè)級智能無線數(shù)據(jù)傳輸終端，MD-600G工作穩(wěn)定、上線方式靈活，并可節(jié)省通訊流量，已成功應(yīng)用在水文水利行業(yè)的無線數(shù)據(jù)傳輸上，并且其優(yōu)越的性能獲得了行業(yè)用戶的廣泛認(rèn)可。
�。�3）水文信息中心站。中心站由實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通訊設(shè)備、電源系統(tǒng)、防雷設(shè)施、軟件系統(tǒng)等組成。主要完成以下功能：實(shí)時(shí)顯示水文信息；實(shí)現(xiàn)各水文站、遙測站的雨量、水位信息的自動(dòng)采集和存儲；實(shí)現(xiàn)水文水資源信息省中心或防汛部門、自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)中心的自動(dòng)傳輸；提供實(shí)時(shí)水情分析及水情預(yù)警服務(wù)；對站點(diǎn)任意時(shí)間的水位、雨量、日雨量和累計(jì)雨量信息的查詢；對所形成各種水文要素資料整編成表。
�。�4）系統(tǒng)工作機(jī)制。系統(tǒng)工作機(jī)制對系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)有重要的影響，目前水文數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)通常采用自報(bào)式、查詢應(yīng)答式、自報(bào)／應(yīng)答兼容式三種工作方式，幾種工作方式的工作過程及特點(diǎn)是：①自報(bào)式：這是一種不受分中心指令控制的工作方式，當(dāng)報(bào)汛站的測量參數(shù)（水位或雨量）發(fā)生一個(gè)計(jì)量單位變化時(shí)，主動(dòng)將信息向中心發(fā)送。其特點(diǎn)是功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)能很好反映參數(shù)變化全過程。②查詢應(yīng)答式：在查詢應(yīng)答工作方式下，報(bào)汛站自身能對水文參數(shù)的變化自動(dòng)采集和存儲，但不主動(dòng)傳送給分中心。只有當(dāng)中心發(fā)出查詢指令時(shí)，才將數(shù)據(jù)送出。其特點(diǎn)是控制性好，中心隨時(shí)可向測站索取數(shù)據(jù)。③自報(bào)／應(yīng)答兼容式：具有上述兩種方式的特點(diǎn)，既能實(shí)時(shí)反映參數(shù)變化全過程，又能響應(yīng)分中心的查詢。為考慮局部降暴雨時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)收集雨情信息，系統(tǒng)的工作機(jī)制采用查詢應(yīng)答與自報(bào)兼容的方式。其中報(bào)汛站的自報(bào)功能設(shè)置和暴雨自報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置由中心遙測控制，以便使運(yùn)行費(fèi)用降至最低。
