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北京化工大学毕业设计（论文翻译）应用GPRS技术在水质监测系统QiulanWu*，YongLiang，YongxiangSun，ChengmingZhang，PengzengLiuSchoolofInformationScienceandEngineering，ShandongAgriculturalUniversity，Taian，ShandongProvince，P.R.China，271018;*Correspondingauthor，Address:SchoolofInformationScienceandEngineering，ShandongAgriculturalUniversity，Taian，271018，ShandongProvince，P.R.ChinaEmail:wqlsdau@163.com班级：信实0901 姓名：霍子杰 学号：200941032摘要：现在雪野水库应用的水质检测技术是在现场取样，然后在实验室进行分析。为了分析解决水质检测技术的主要问题，基于GPRS技术的自动水质检测系统将在下文提出。考虑到水质检测系统的特点，因此要基于GPRS技术设计出系统的一般结构和网络框架，还有通过访问GPRS网络访问数据检测系统的方法。通过多参数水质探头收集到的水质量系数利用GPRS移动无线通信网络传送到数据处理和监控中心。因为该系统能够自动收集、传动和处理水质参数，所以生产效率和经济效益能够有较大的提高。实践证明GPRS技术在复杂的糟糕的水质环境中能够自动的更好的达到数据收集点，另外数据传输装置能够自动的产生水质分析装置数据传输和监控功能。关键字：水质；自动检测；GPRS引言雪野水库坐落在山东省，莱芜市雪野小镇。它位于大汶河的分支瀛汶河的上游。它的功能是保护干旱、防洪、农业灌溉、供日常生活用水、利用水力发电、鱼类饲养，同时作为一个旅游景区。它毫无疑问属于我国第一或者第二大水库。人类的工业用途和养鱼所产生的废水污水已经严重的影响到水库的水质。根据抽样调查的水的数据，在2000年期间，雪野水库已经被严重污染，水质已经降到V等级水平。虽然一些政策措施已经提出来以解决这个严重的问题，但是由于，河中砂砾石的提取，鱼类饲养和从附近的酒店和宾馆直接排出的污水较多，水质量仍然变得更糟糕。在2005年9月2号，从山东省泰安市水质量控制中心得出的抽样数据显示氨氮的显示级别已经超过质量指标4.52倍了，同事其他参数也只满足地球表面水质标准III《gb3838-2002》（国家地球表面水质标准）。因此在环境保护方面，控制水污染和保护雪野水库呗污染尤为关键。目前应用于水库的水质量监控方法是从现场取样然后在实验室进行分析。由水文局负责这份任务。这种面对面的抽样实在不能及时反映情况和动态的水质不可能被及时的监控。因此，它不能满足国家环境要求（Wangatal.，2004）。随着控制理论、通讯技术、计算机和网络，将远程测量和控制、无线通讯和网络技术融入到水质量取样、计算、分析是水质量检测系统研究的主要目标。GPRS技术的介绍GPRS（Hanetal.，2003）用分组交换技术高效率地传输数据。GPRS移动电信网络是通过添加节点到公共通信网络组成的，分别有SGSN（GPRS服务支持节点）和GGSN（网关GPRS支持节点）。采用分组数据交换和提供用户连接形式的移动分组IP或x.25（一个使用电话或者ISDN设备作为网络硬件设备来架构广域网的ITU-T网络协议）。和GSM网络一样，它具有相同的频率槽、带宽、传输结构、无线调制、跳频、TDMA的数据帧。GPRS看上去就像两个部分：无线接入和主要的网络。无线访问部分负责移动节点之间的通信和BSS(基站子系统)，而主要负责标准数字通信网络的BBS和路由器之间的通信网络。GPRS的优点有:1、不需要额外的网络，只有应用程序用户的公众移动通信网络。2、覆盖的公共通信网络是巨大的和公众沟通网络是可扩展的。3、费用可以根据用法或月计划。用户可以在任何的时间保持在线而费用收取是根据使用流量决定的。当没有数据传输，即使用户在线，也不会收取费用。或者，用户可以使用包月套餐那样就没有使用限制了。4、传输速率很快因此，无线通信网络利用公众移动通信网络是先进的和符合标准稳定的系统，具有低成本、可扩展的、不受约束，低误差的特点。GPRS特别适合低数据的传输速度同时保持高频率通信的系统，如把相关的数据转化为水质数据（微控科技有限公司）。片有32K的ROM内存和内置1KB的SRAM。最高频率可达40mhz。它有双指针，双串行接口，13个中断和316-数字时钟。W77E58连接到GPRS无线数字终端直接启动GPRS无线数字终端和基于GPRS的收发器数据库。无线数字数据网(DDN)系统H7000是由深圳Hongdian公司生产的，用于GPRS无线数据传输单元(DTU)。每一个采样点有一个SIM卡，标准移动通讯公司的SIM被安装在一个模块中，在移动通讯中具有唯一的ID，像手机一样。在网络方面，SIM和APN是保税的。GPRS无线数据传送装置和监控中心通过由中国移动公司订阅的APN访问无线网络。用SIM卡的手机用户不能通过APN与其他用户通讯（深圳Hongdian技术有限公司）3.2GPRS网络水库拥有它自己的水质采样系统。其数据传输采用GPRS无线网络。GPRS网络通讯系统通过GPRS调制调解器，数据传输采用GPRS无线网络。GPRS网络通信系统通过GPRS调解器，连接到DTU。该GPRS调节器是Hongdian公司的一个产品，能实现一点对多点的传输方式。若有几个水质数据采样仪器，其数据会被打包成IP数据包并且通过GPRS无线网络传输到数据处理和监控中心。在信息中心的范围内，GPRS网络分配固定IP地址给每一个装置，根据IP地址分配的DUT建立起与信息中心相连接的数据通道。因此没有必要建立起特定的数据传输路径，只需要整合基于原系统的收集水质量参数功能。3.3数据处理和监控系统这个工作站的数据处理和监控中心是主要的控制部分，包括主服务器和数据处理服务器。主服务器是安装操作系统Windowsserver2000和SQLserver2000数据库管理软件。服务器的监控中心申请分配固定的IP地址，使用由移动通信公司所提供的DDN专线与GPRS网络连接。因为DDN专线可以提供相对高的带宽，当数据采集网站的数量增加，监控中心可以满足需要而无需扩大容量。在收到从GPRS网络传输数据，服务器将首先核实，然后将数据传递给主控制计算机，由系统软件恢复数据和处理数据。3.3.1监测中心的网络结构监控中心的网络结构如图3所示。监控中心通过以太网协议访问局域网、服务器通过路由器访问互联网、和GPRS无线网络是作为备份通道。监控中心包括数据服务器和操作员站。服务器接收遥测终端的实时数据并通过互联网或者GPRS无线网络将其数据储存到数据库里面。数据库在服务器中包括实时数据库和历史数据库。用户终端可以通过互联网查询数据库货GPRS无线网络。监控中心的工作站能够在用户的监控应用程序与服务器联系。图3监控中心的网络结构3.3.2监控中心和GPRS网络的连接方式监控中心如何能够连接到GPRS网络的方法是整个系统设计的关键。合理的连接方式能够提高安全性、提高数据传输的效率、和非常影响系统的整体性能。有各种各样的方法如无线DDN方式，专线方式，直接的方式，互联网的方式，VPN等。无线DDN方式解决数据传输和收集用户水利、电力、石油开采、采矿、环保、气象、交通和其他行业的数据的问题。图4.无线DDN的连接方式DDN应用中国移动通信的GSM/GPRS网络成为一个平台，通过自身具有的GPRS、SMS、USSD、CSD等方法，从而实现了外部设备与外部设备之间的通讯，和外部设备与中央节点的通讯，另外还实现了点对点或者一点对多点的传输方式。这种方式特别适用于解决在数据传输中突然发生跳变，出现高频或者小流的状况。GPRS终端监测中心需要绑定一个固定的IP地址。这种方法受到广泛的使用，因为它非常的方便和需要投资的成本不多。这种互联网方式适用于具有固定网络连接的监控中心。他的优势在于低投资成本和受到地区性的干扰较少。根据水质监测的特点，中心工作站选择应用无线DDN和互联网传输方式。两种方式扮演角色的相互备份，可以提高数据传输的可靠性。3.4系统的功能 水质处理和监控中心的主要功能如图.5所示。图5.系统功能的框架图(1)数据采集站管理的主要工作是保持水质工作站的主要信息。(2)沟通管理连接到局域网网络实现信息共享和式通信。(3)实时信息测量实时接收水质量信息从远程测量网站，自动检查数据格式，区分数据类型根据ID，不同的数据类型是保存到不同的实时数据库和显示。(4)历史信息管理在实时数据库变换实时信息到历史信息数据库，并分析实测信息基于时间、日期、月份和年等，让水质量变化曲线，同时输出统计信息和曲线图形。(5)水质的评价智能地分析测量和统计数据，评价水质污染状况，确定污染状况和污染类型，为水资源利用和水环境保护提供参考。(6)水质预测根据水质数据，分析水污染现状，预测和预报污染恶化情况，为水污染控制和水环境评价提供参考，并对人类生活、工业和农业生产和环境保护直接提供保证质量的必要的水。(7)报警根据设置报警值，建立水质报警阈值，自动利用声音和光报警。实验结果现场模拟在雪野水库后，系统运行稳定、可靠，满足水质远程监控的要求。图6所示的是通过监控中心的计算机显示的监测水质数据的部分的变化曲线。图6.2009年3月15号的水质数据的部分图像结论通过监控水污染的综合数据，基于GPRS的自动水质监测系统实现了连续监测水库水污染现状的目标。该系统不仅能提供原始数据为全面评价在水库的水环境质量，也能很快发现水污染事故或紧急自然灾害，将水质异常信息通过系统通信网络传输到监控中心和为决策部门理解灾难的状态，建立预防和治疗策略提供参考。这项研究由山东水保护局提供资金支持。它是由山东水资源的技术支持专项基金项目(号码:33415)提供资金，并获得山东农业大学支持。为雪野水库对这一研究提供数据表示衷心谢谢。参考文献WangHaibao，WuGuangjie.“StudyontheSystemandIt'sApplicationofVirtualInstrumentforWaterQualityOnlineMeasurement”.ChineseJournalofScientificInstrument，2004，25(5):660-662.(inChinese)HanBing，LiFenhua.“ApplicationofGPRStechnologyindataacquisitionandmonitoringsystem”.ElectronicTechnology，2003，19（8）:26－19.(inChinese)Wavecomcompany，GPRSUserGuide，2001LiYun，Yang