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河道水资源监测中GPRS技术的功能论文

论文 时间:2020-02-10 我要投稿
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  1 概 述

8bo.com_【官方首页】-8波体育  河道生态系统的建设与发展影响着我国社会的可持续发展,但是人们对于环境保护意识方面还存在一定的缺陷,这就会在经济发展过程中对河道造成相应的污染; 所以,相关工作人员应该及时利用GPRS 技术对河道进行实时监控,组建河道水资源水文资料的实时收集系统[1],这样才能为河道水资源的保护提出合理的方案以及保护措施。

  1. 1 GPRS 技术概念

  GPRS 技术是指通讯分组无线服务技术,这项技术的应用主要是在移动数据业务方面,是现阶段远程无线通讯的一种比较适用的方法,它在某种程度上可以认为是 GSM 技术的一种延续; GPRS 技术主要是在原有的 GSM 系统上加入了分组数据节点,这样更能够满足远程无线通讯的要求。

  GPRS 技术具有自身的网络独特性,它能够保持不间断的对地域进行实时的监控并及时对采集到的信息进行传输; 同时它还有双向通信的特点,可以对远处的各个终端设备进行远程操作。在使用过程中,只需要进行远程的监控,并不需要建设中继站以及基站等。GPRS 技术是采用 TCP 或者 UDP协议实现对数据的传输,所以其通讯的正确率很高; 同时,它还可以对大容量数据进行高效的传输[2],传输速率很高,一般可以达到40 kbps左右。

  1. 2 GPRS 技术功能

8bo.com_【官方首页】-8波体育  GPRS 网络的工作方式主要是通过 IP 地址寻址来进行,因此只需要监控中心对 IP 和具体的端口号进行指定,并接入互联网就可以实现 GPRS 远程监控。IP 号是由网络商进行分配的,所以在没有进入待机页面时,不具备 IP 地址,只有各个监控点建立传输通道之后,服务器等设备才可以开始工作,进行数据的传输[3].

  1. 2. 1 服务器

  服务器端程序在运行的过程中,会对各个监控点的工作进行监视,若是有需要建立连接服务的,就会自动对其进行连接并接受其传来的数据信息。

8bo.com_【官方首页】-8波体育  同时,服务器端口可以通过 Socket 对数据进行快速准确的传输。

  1. 2. 2 客户机

  客户机在运行工作时,会根据预先指定的端口号等与服务器进行信息连接,客户机 GPRS 技术的终端一般都采用 ETPro + + 的无线形式 IP Modem,这种端口有很多不同的连接接口,人们可以根据需求的不同进行相应的端口选择。

  2 GPRS 技术的应用

  2. 1 河道水资源 GPRS 技术监测应用的必要性

  河道水资源是非常重要的淡水资源,所以,对于河道水质的实时监控也显得尤为重要。以往,人们对于河道水质的检测主要是靠人工进行监测,这种监测手段费时费力,同时还会影响监测数据的准确性[4_ 5].随着社会经济的不断发展,人工监测手段已经逐渐的淡出人们的视野,对于河道水资源的监测也逐渐趋于自动化的检测系统。所谓的自动化的检测系统,主要是指在河道的周围放置一些传感器监测设备,及时对水质成分的变化进行监控,同时通过无线电装置将数据传输到最近的基站进行处理,并将处理结果再传到距离比较远的工作站,然后对其进行进一步的分析处理,严密地监控水质的变化。

  2. 2 河道监控系统的监测应用

  2. 2. 1 总体监测结构的应用

  在对河道水资源进行检测时,每个监测点都可以将 GPRS 作为远端通讯设备对其进行安装,多台流量计或者单台流量计通过数据采集模块进行相应的连接,然后再通过 RS232 串行口与 GPRS 模块相互连接,之后运用网络系统对数据进行传输,最后主 GPRS 模块再将数据通过串口传输到总控制中心( 见图 1) .

8bo.com_【官方首页】-8波体育  在河道周围设置的每一个监测点采集设备对流量传感器的采集信号进行相应的处理,再将得到的数据通过 RS232 串口将其传输到 GPRS 的通信模块,之后将其与移动基站进行相互连接,最后再通过 IP 和 PPP 协议将数据包封装后传输到 GPRS 网络系统中; 基站的服务节点与 GGSN 连接对数据进行系统处理,主 GPRS 通信模块将数据进行解包再通过 RS232 将这些数据传输到监测中心的前置机之后,将其导入数据库之内的服务器中,中心Web 对数据进行显示处理。

  2. 2. 2 河道水资源监测系统的工作设备监测方式

  ( 1) 水质检测仪器在对湖水进行监测时,首先应该对该水源地湖水中所含的各个物质的数据进行检测分析,如对水质中的色度、浊度以及含盐量的多少等进行监测,并对湖水中的有害物质如酸碱值以及矿物油等进行监测[6],从而得出以上监测的数据; 然后对该地河道的水质进行总体的数据分析以及数据的整合,从而得出其水质的大致信息。

  ( 2) 对现场检测数据进行采集并处理利用监测系统对该地湖水进行监测,将传感器测量的结果以标准的信号传给检测数据的各个采集器,从而可以对其模拟的数据值进行转化,之后单片机会对采集的信息进行系统的处理; 如果监测值发现异常或者总数值高于起先规定的数值范围,该单片机就会自动发出警报,从而提醒相关工作人员进行处理。

  ( 3) 无线电通讯网络的布置对于监测系统的检测结果要进行处理,但是在对各个监测点的数据进行处理工作时还是会存在相应的难度,首先要想及时地处理分散在各处的监测点就必须要建立无线扩频系统,这就需要花费大量的人力、物力以及财力; 所以对于数据的监测可以使用 GSM 无线网络水资源检测系统,它的覆盖面比较广,能够保证数据的准确以及及时的传输。

8bo.com_【官方首页】-8波体育  ( 4) 监控设备

  监控中心可以运用地理信息系统来对河道的水资源进行直观合理的监测管理,它可以实现数据的实时显示,并可以不受时间的限制对以往的监测数据进行查看。在检测过程中,若是水质的数据发生变化时,它就会对其进行自主报警并显示,同时记录下报警的信息以便于日后查看。

  2. 3 水文资料收集系统在河道水资源监测中的具体应用

  2. 3. 1 水文资料收集系统的工作原理及设备构成对于水文资料收集系统的构成,主要有以下几个方面: 中心站主要是以 GPRS 数据接收和中心端管理软件构成,监测站的构成主要有水位计、电源等。中心站的工作主要是借用互联网通过 GPRS 平台对监测数据进行接收并对数据进行初步的处理[7],再由编码进行调制将处理后的数据借用互联网软件传输至中心数据库,然后对各种数据进行分析整合处理。

  硬件设备构成: 现阶段我国应用 GPRS 技术进行资料收集的设备主要是水位雨量一体化设备,该设备的体积小,节约能源,对于水情的监测具有准确性以及实时性,由该设备组成的水位雨量的收集系统具有投资小、效率高等一系列的优点。

  2. 3. 2 水文资料收集系统的应用

  数据终端站对于数据的处置,是采用定时定量报告模式,到设定的时间系统会自动将数据传输到中心站。对于雨量以及水位进行加报时,若水位和雨量超过了警戒线,则会按照之前设定的时间进行预报。若水位线达到加报水位时,系统则会立即进行预报。对于河道水文的监测,一般都是在人迹比较稀少的地方,所以,对于系统的供电系统一般是采用太阳能供电,这样不仅可以满足供电需求,还可以节省能耗。遥测终端会有多种省电的功能,这样可以使主机尽量节省能源的消耗,当系统需要对水情进行预报或者加报时,GSM 无线模块被遥测终端的系统唤醒进行数据的传输; 当数据信息发送完毕后,就又进入 “休眠”状态。在雨量的采集过程中,一般都是雨量触发 CPU 将其值记录进固态存储器之后,设备又进入 “休眠”的状态。对于水位的数据采集方面,遥测终端会通过定时系统对水位进行采集并记录每一条采集的数据[8].遥测站在工作时,还可以通过本地键盘以及显示器等对各个配置进行修改。在遥测终端的信息储存方面,它配备了大容量的储存模块,这样可以记录大量的雨量或者河道的水位数据。

  3 结 语

  河道水资源是我国水资源的重要组成部分,其淡水资源的特性可以满足人类日常的饮用水需求,但是随着人类工业经济的不断发展,对河道水资源的水质也有了很大的影响,威胁着人类日常饮用水资源的安全; 所以对于河道水资源水质要实施严密的监控,充分利用 GPRS 等先进的技术建立水资源监测系统,这样能够有效、及时的对河道水资源的水质进行实时的检测并预报,为我国河道水资源的监测提供有力的数据,从而有利于人们对河道水资源做出合理的保护方案,保护水资源。

  参考文献:

  [1] 黄荣星,许士敏。 基于 GPRS 技术的城市水资源监测系统[J]. 现代电子技术,2004,27( 4) : 43_45.

  [2] 刘裕伟,刘景彬,姜怀玺。 GPRS 技术在供水测控系统中的应用[J]. 水利技术监督,2010( 4) : 49_52,56.

  [3] 武 建,徐永兵,钱继兵,等。 GPRS 技术在供水工程无线监测系统中的应用[J]. 水利规划与设计,2014( 1) :69_71.

  [4] 徐 奕。 基于 GPRS 技术的城市水资源监测系统研究[J]. 电子技术与软件工程,2013( 17) : 53.

  [5] 张广驰。 基于 GPRS 的水资源远程监测系统研究[D].淮南: 安徽理工大学,2014.

  [6] 胡 盾。 水资源监测系统应用设计[D]. 西安: 西安工程大学,2013.

  [7] 宁 淼,叶文虎。 我国淡水湖泊的水环境安全及其保障对策研究[J]. 北京大学学报( 自然科学版) 网络版( 预印本) ,2009,45( 1) : 63_69.

  [8] 冯道训。 ZigBee 和 GPRS 技术在无线水文监测系统中的应用研究[D]. 太原: 太原理工大学,2008.

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