应用GPRS技术在水质监测系统
Qiulan Wu*，Yong Liang，Yongxiang Sun，Chengming Zhang，Pengzeng Liu School of Information Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Taian，Shandong Province，P. R. China，271018;
* Corresponding author，Address: School of Information Science and Engineering，
Shandong
Agricultural University，Taian，271018，Shandong Province，P. R. China
Email: wqlsdau@
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
1.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（Wang at al.，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。
2.GPRS技术的介绍
GPRS（Han et al.，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）。
3.系统设计
GPRS通信的自动水质测量和监控系统由三部分组成：水质量数据采集器、GPRS 网络和数据处理和监控中心（Li et al.2004）如图一显示：
这个系统设计了基于GPRS无线数字数据网络(DDN)。DDN网是一个信息传输的网络，其通信平台是移动通信网络和网络接入设备是GPRS终端。水质量采集仪能收集水质传感器得到的数据，接受从监控中心的指令和执行某些操作。监控中心通过一定的办法连接到GPRS网络：数据服务器接受移动终端的数据，并且保存在数据库中，用户的查询。监控中心操作员连接局域网。用户可以查询实时的水质数据或者历史水质数据，它可以以多种方式显示在操作员站。
在现场用户可以用移动终端通过GPRS网络提供的无线访问方法访问监控中心的服务器。用户也可以用电脑打开Web页面浏览实时数据。
图1. 系统的大体结构
3.1 水质数据采集系统
它会自动收集水质信息，通常包含多参数水质传感器、微处理器、GPRS无线数据终端单元(系统)和太阳能电力供应商基础系统，如图2所示。
图2. 水质量数据采集仪器的体系结构
水质数据采集仪器的主要部分是微处理器。水质传感器采集样本数据是一个实时的过程。单片机把数据包装成用户定义的形式，然后通过串行接口连接到GPRS无线数据终端设备。嵌入式的微处理器把处理过的数据包装成符合TCP/IP协议的数据包。这些数据包通过GPRS无线网络被传输到数据处理中心和数据监控中心。
由美国的YSI公司生产的YSI-6系列的多参数水质传感器仪器可以满足使用要求。它本身能实现用传感器测量收集水质数据的功能。该仪器还可以通过RS-232串行接
口与其他智能仪表通信。它可以触发收集数据和通过内部或者外部命令将数据传输给其他仪器。它可以记录多个水质参数如溶解氧、导电、温度、PH、ORP、浊度、盐度、辨证论治、硝酸盐、氨氮、氯等。这多参数水质传感器装置具有以下特点：
(1)内部RAM可以存储150000个数据。
(2)自动温度和咸度的校正。
(3)工作条件:土地水、海水或污染水。
(4)电源:12伏直流电，或电池。
(5)数据收集:有线或无线。
(6)八组传感器、14参数。
(7)多变的浮标通过有线或无线通信如GSM/GRPS传输数据到基站。远程自动测
量技术能够连续不断的对湖泊，河流等地球内陆水进行水质量参数测量。考虑到高性能的双串口接口和高速静态CMOS，有台湾华邦公司生产的一个产品W77E58芯片被应用于GPRS无线通讯的数据终端处理器上面。微处理器W77E58与MCS-51互相兼容且具有更高的运行速度。在同样的时钟频率下，它的运行相同的指令的速度比
MCS-51快大约1.5到3.0倍。它使用静态的CMOS芯片，工作电压未4.5V-5.5V，芯
