ZigBee和GPRS技術在無線水保監測系統中的應用分析

李增 岳奎

摘要：本文首先對ZigBee和GPRS技術做簡要的分析和介紹，并指出它們的優點和長處。接著分析這兩項技術在水土保持工作中的應用情況，最后對我國在無線水保檢測系統中所使用的技術設備做出預測和展望。

關鍵詞：ZigBee和GPRS技術；無線水保監測系統；應用

中圖分類號： X83 文獻標識碼： A 文章編號：

引言

近年來我國的水土流失現象卻變得越來嚴重了，這都是我們在發展生產的時候沒有注意到對植被的保護，威脅到了人們的生活，也不可避免的對我國目前要實現科學發展和可持續發展的戰略目標造成一定的不利影響。我國的水土保持主管部門也非常的關注這一情況，并做了大量的工作，但是，收到的成效卻不是特別的明顯。目前，在無線水土保持監測系統中使用的ZigBee和GPRS技術為水土保持工作提供了高新技術支持。本文就是在對ZigBee和GPRS技術調查研究的基礎上，分析這兩種技術在無線水保監測系統中的應用情況。

1 ZigBee和GPRS技術簡介

1.1 ZigBee技術簡介

ZigBee技術是具有復雜度低、距離近、數據速率低、功耗低、成本低等特點的雙向無線通信技術，適用于遠程以及自動控制，既可嵌入到多種設備中去，又可以支持地理的定位。相對于現有的各種無線通信技術，ZigBee技術是功耗和成本最低的技術；ZigBee技術數據速率低、通信范圍小的這些特點直接決定了該技術的應用范圍，主要是承載數據流量比較小的業務。在IEEE 802.15.4標準的基礎上，建立了ZigBee的協議，ZigBee的聯盟定義網絡、安全服務以及應用層。在ZigBee中的設備主要有PAN協調器、協調器和一般設備。其中PAN協調器是PAN網的總控制器，PAN的協調器一定要是FFD。一般設備主要是FFD，當然也可以是RFD。ZigBee可以為了滿足不同需求，構建起星型、點對點以及網狀的三種網絡拓撲結構。

1.2 GPRS技術簡介

為了給GSM用戶提供分組形式的數據業務，GPRS技術應用起來了，它是在GSM系統的基礎上，建立起來的新的承載以及通用分組無線業務。采用和GSM同樣的頻帶、突發結構、無線調制標準、跳頻規則以及TDM流幀結構。用戶不需利用電路交換的網絡資源而是在分組模式下進行數據發收。GPRS技術有幾個特點，比較突出的是“永遠在線”，GPRS技術通過憑借傳輸的資料量來進行計費，通過GPRS的模塊和相應的配件，連接帶有RS232串行口的監測設備，建立透明傳輸通道。這種方式既有數據采集實時性，費用低，漏碼少等特點，又有更方便并且合理的計費方式。與此同時，通信鏈路主要是運營商進行維護，避免使用監測系統同時，耗費過大的精力去維護通信線路。隨著移動通信技術的發展，這種的移動數據通信網絡，已覆蓋了全國，網絡的運行也相對穩定，這為該行業帶來了廣闊的市場前景。

2 ZigBee和GPRS技術在無線水保監測系統中的應用

2.1 ZigBee技術在無線水保監測系統中的應用

ZigBee技術廣泛的應用于工業控制性裝置、家庭以及建筑物自動化設備等領域。并且它還支持小范圍內的無線通信的自動化和控制。當然，在無線水保監測系統中它也可以發揮自身的優勢。因為我國傳統的水保監測系統所使用的技術都是成本比較高、結構非常復雜、操作繁瑣、人工維修和保護比較困難、抵抗干擾的能力也比較差等情況，這都給水保監測工作的順利完成帶來了極大的干擾。

在無線水保監測系統中，我們對于ZigBee技術的應用主要是通過在一個特定的監測區域，通過人工的手段去布置節點，這些節點上都帶有不同種類的傳感器。這些節點，在ZigBee協議下，會自己組建成一個網絡系統，它們之間通過協作的方式來實現對網絡覆蓋區域的信息的感知、搜集，并對其進行科學的處理。在此基礎上，它們會運用到多跳網絡實現信息數據的發送和傳導，最終使基站能夠成功的接收到有效數據。而基站就會通過和電腦進行連接來保存節點的各種信息，并在此基礎上對他們進行仔細的分析和處理，最后通過計算機將監測到的水土保持信息運用網絡這一媒介發送到專業的監測人員處，由他們做進一步的數據統計、分析，最后做出科學的判斷，使有關部門能夠及時的采取措施對環境進行保護。

當然，任何一種技術都不可能對水保工作做出全面的監測，因此，ZigBee技術在使用的同時，也要結合GPRS技術，這樣才能實現兩種技術在優勢上的互補。

2.2 GPRS技術在無線水保監測系統中的應用

ZigBee技術自身存在的一些缺陷可以通過GPRS技術實現兩者之間的一種互補。應用GPRS技術，可以在非常短的時間內把一個地區或者是某一個特定的時間段內的森林破壞面積和毀林開荒的具體情況作出一個非常準確的測繪圖片，而且還能把它放置在相應的位置上來，這樣不但可以補充和修訂原來不是特別全面的信息，還可以從上面獲得森林破壞和毀林開荒的實際的地理空間位置。

GPS技術應用于無線水保監測系統的檢測可以從兩個層面進行討論。第一個方面是，從宏觀的層面上說，可以在一個比較大的流域或者是地區設立一個GPS監控網，在這個監控網成功設立的基礎上，我們為了能夠更加方便的對這個區域內的水土流失、土地使用信息進行采集、提取，我們還要對像控點進行仔細的測量，這樣提供加密點以方便航空遙感像片作出定向選擇。第二個層面，也就是從微觀層面上說，GPS技術還能夠做更加細微的監測，它可以對坡面的地形變化情況、溝頭的前進速度、溝底的下切程度、溝緣線的后退速度作出科學和準確的監測顯示。不光是上面的細微的監測，更細微的監測是它可以監測到山體滑坡等情況造成的水土流失量。上述微觀方面的監測都是針對自然現象的。GPS技術還可以從微觀上對人為因素造成的水土流失現象進行監測，這些細微監測主要包括：土地的挖填量、棄置量和堆積量等。而且它還可以在非常有限的時間內對毀林開荒和水土保持方面設備的多少和大小進行監測。

3無線水保監測系統中應用技術的展望

ZigBee技術出現使得無線水保監測系統在改善水土保持工作中有了更大的發揮空間，因為ZigBee技術的使用成本低、運行速率低、耗能也比較少，它是水土保持部門在技術上的投資成本變低，但同時也提高了工作的效率。

GPS技術也應用到了水土保持的工作中，但是，就目前的情況來看，它在水土保持工作中的應用水平還有待進一步的提高，隨著技術的發展，該項技術一定會在水土保持工作中發揮它更大的作用。GPS技術在水土保持方面的使用會變得更加的廣泛、深入。

4結束語

本文重點討論了ZigBee和GPRS兩種技術在無線水保監測系統中的應用以及其應用的優勢，希望能夠通過這些技術的應用，積累資料，為長期、系統的無線水保監測系統監測科學管理提供依據，進而制定出高效合理的應對措施，更好的完成水土保持的工作，并在此基礎上，為實現生態環境保護和和諧社會的成功構建的目標貢獻出一份力量。

參考文獻:

[1]姜德文.開發建設項目水土保持監測與監控探討[J],中國水土保持,2010.5.

[2]王權平,王莉.Z igB ee技術及其應用[J], 現代電信科技,2009.

作者簡介： 李增（1985.01--）男，漢族，四川省蒼溪縣人，本科學歷，助理工程師,從事水土保持方案設計、監測、評估和小流域治理工作。