基于GPRS和GPS的野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)分析

馮宗友　左安飛

摘要：科技發(fā)展水平的不斷提升，為我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展帶來了一定的推動(dòng)作用，GPRS和GPS就是野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測中兩種常用的技術(shù)方式。因此，本文通過對相關(guān)方面的內(nèi)容進(jìn)行分析與闡述，從而為從事野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測工作有關(guān)單位及工作人員在具體的工作中提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：GPRS和GPS；野外移動(dòng)；環(huán)境監(jiān)測

在水文、水利、氣象等領(lǐng)域的環(huán)境監(jiān)測工作中離不開GPRS和GPS技術(shù)的支撐。為了能夠順利完成野外環(huán)境監(jiān)測要求，對于開GPRS和GPS技術(shù)的應(yīng)用，需要我們高度的重視，只有這樣才能在保證監(jiān)測工作的順利開展，為環(huán)境保護(hù)工作提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

一、GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和GPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在開展GPRS業(yè)務(wù)時(shí)應(yīng)用GSM網(wǎng)絡(luò)，這樣就必須改動(dòng)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，可以將兩種新的網(wǎng)絡(luò)單元引入進(jìn)來，有四部分內(nèi)容存在于GPRS系統(tǒng)中：基站子系統(tǒng)、移動(dòng)臺(tái)、分組交換子系統(tǒng)、電路交換子系統(tǒng)。GSM原有系統(tǒng)中包括CSS。將PCU和PSS引入進(jìn)來，GGSN和SGSN能夠在不同位置存在，也可以向著相同的設(shè)備中集成。GSM中的MS一定要利用軟件升級和硬件改造才可以在GPRS中進(jìn)行使用，要將GPRS系統(tǒng)構(gòu)建起來，不但要將GGSN、PCU和SGSN新單元引入進(jìn)來，同時(shí)，還應(yīng)該升級GSM系統(tǒng)中的有關(guān)軟件。

2、GPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GPS為一種全新的衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)，其中主要由三部分構(gòu)成：GPS信號(hào)接收機(jī)、地面監(jiān)控部分和GPS衛(wèi)星星座。

二、基于GPRS和GPS的野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

在GPRS和GPS網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，將整個(gè)系統(tǒng)建立起來，移動(dòng)通信網(wǎng)的平臺(tái)即為DDN，對GPRS的承載方式進(jìn)行選擇，將GPRS終端當(dāng)做網(wǎng)絡(luò)的接入裝置，進(jìn)而將傳輸數(shù)字信息的網(wǎng)絡(luò)建立起來。對于水質(zhì)傳感器的數(shù)據(jù)可以利用遙測遙控終端來采集，同時(shí)，對于中心站發(fā)來的指令也能夠有效的去接收，展開相應(yīng)的操作。監(jiān)控中心利用相應(yīng)的方式向著GPRS網(wǎng)絡(luò)中接入，對于移動(dòng)終端發(fā)過來的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)服務(wù)器完成接收，并且在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存，便于用戶查詢。監(jiān)控中心工作人員將局域網(wǎng)連接起來，用戶在操作員站上利用應(yīng)用程序查詢相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且能夠通過很多形式顯示出來。這樣野外用戶能夠利用GPRS給出的無線向著網(wǎng)絡(luò)中接入，進(jìn)而能夠通過移動(dòng)終端訪問監(jiān)控中心的服務(wù)器，瀏覽歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。用戶還能夠通過PC機(jī)的形式查閱瀏覽數(shù)據(jù)。

2、監(jiān)測站接入方式

監(jiān)測站利用GPRS撥號(hào)向著GPRS網(wǎng)絡(luò)中接入，移動(dòng)GGSN將一個(gè)IP地址分配給監(jiān)測站，現(xiàn)階段，中國移動(dòng)將動(dòng)態(tài)IP地址提供出來。進(jìn)而完成IP地址動(dòng)態(tài)分配，必須要將DHCP服務(wù)器配置到網(wǎng)絡(luò)中，DHCP為一個(gè)服務(wù)程序和客戶端，有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫存在于 DHCP服務(wù)器上，一個(gè)是在IP地址上綁定物理地址靜態(tài)模式。另一是使IP地址被DHCP動(dòng)態(tài)的分配出來。當(dāng)一個(gè)臨時(shí)IP地址被一個(gè)DHCP客戶端請求出來時(shí)，這樣DHCP服務(wù)器就可以對IP地址池進(jìn)行使用。將一個(gè)IP地址在一定通過協(xié)商確定的時(shí)間內(nèi)分配給客戶。

為了提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，我們可以向移動(dòng)公司申請VPN服務(wù)，移動(dòng)公司能夠?qū)PN為接入用戶建立起來，并且可以為各個(gè)VPN用戶提供出一個(gè)綁定網(wǎng)內(nèi)IPDE SIM卡。在基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上將VPN為數(shù)據(jù)傳輸模型建立起來，系統(tǒng)安全性和實(shí)時(shí)性會(huì)得到保證。

三、GPS在野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

1、定位原理分析

按照觀測量的不同，可以采用不同的定位方式，主要為載波相位觀測量、多普勒觀測、偽距觀測量等，其中應(yīng)用較為廣泛的是偽距觀測量。

2、劃分GPS精度

精度定位精度和標(biāo)準(zhǔn)定位精度是GPS的兩種主要定位精度，使用C/A碼來完成標(biāo)準(zhǔn)定位精度的定位觀測，一般可以是實(shí)現(xiàn)100米之內(nèi)的誤差，當(dāng)關(guān)閉了設(shè)備之后，能夠?qū)⑦@個(gè)誤差降低到30米左右，因此，為了將GPS的測量精度提升上來，在校正的過程中，我們應(yīng)該應(yīng)用差分定位的技術(shù)方式。一般能夠在2到5米左右控制精度范圍，一些時(shí)候還可以實(shí)現(xiàn)米級。精度定位精度。為了實(shí)現(xiàn)這樣的定位精度，這樣就需要應(yīng)用PY碼，在水平的方向上，它可以完成15米左右的精度，在垂直狀態(tài)下，精度可以達(dá)到25米左右。

3、遙測終端組成及每部分功能的案例分析

數(shù)據(jù)采集終端、水質(zhì)傳感器和浮標(biāo)站一同組成了遙測站。用一定直徑的圓柱形梭狀浮標(biāo)體在站房中搭建起來，用欄桿將標(biāo)體圍起來，這樣確保在標(biāo)體上工作人員能夠順利的完成工作，將專用密封儀器艙設(shè)置在標(biāo)體上，在水面上漂浮著浮標(biāo)，在江底固定錨桿，在標(biāo)體側(cè)面利用專用的測量管固定傳感器，確保在水下的0.5米處安置著水質(zhì)傳感器的探頭，在浮臺(tái)上安裝數(shù)據(jù)采集終端，對GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)和YSI傳來的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，之后向著數(shù)據(jù)監(jiān)測中心中利用GPRS完成傳送，可以利用電池組完成浮標(biāo)站的供電，能夠確保連續(xù)多日的不間斷供電。GPS信息能夠令工作人員在中心站中將浮標(biāo)體的具體位置有效的監(jiān)測出來，進(jìn)而確保在相應(yīng)的水面范圍內(nèi)漂浮著浮標(biāo)。

結(jié)語

經(jīng)過長時(shí)間的研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，GPRS和GPS技術(shù)在野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測工作中應(yīng)用廣泛。文章在通性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上在環(huán)境監(jiān)測的多個(gè)領(lǐng)域中進(jìn)行了應(yīng)用。在具體的設(shè)計(jì)中，首先在采集位置信息的時(shí)候主要應(yīng)用CPS，傳輸信道的功能主要是由GPRS來完成，從而向著監(jiān)控中心中傳輸所采集數(shù)據(jù)。通過本文的分析，旨在為有關(guān)研究人員在具體的工作中提供相應(yīng)的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣建虎.基于GPRS和GPS的野外移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào).2011（08）.

[2]劉文勇，湯民強(qiáng)，鄭西來.GPRS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在近海監(jiān)測的應(yīng)用研究[J].中國科技信息2005（20）.

[3]董裕藝，黎福海.GPRS DTU在工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].儀器儀表用戶.2005（04）.

[4]尹鐵山，田均明.水文遙測系統(tǒng)通信組網(wǎng)方式和應(yīng)用[J].水利水文自動(dòng)化.2005（02）.