1、前言
随着举世文明的长江三峡工程的顺利完成，三峡库区作为蓄水后的河流库岸，水位上涨，水压增大，极易诱发、加重塌岸和滑坡等地质灾害。目前，重庆对该地区的滑坡调查和监测工作，一般是通过航空拍摄等手段完成，该检测方式可靠性和实时性都较差。本文提出了一种基于GPRS无线数据三峡库区滑坡监测系统的方案，该方案通过GPRS的Internet接入功能，利用RS485总线实现对多个监测点的数据采集和传输。
2、GPRS技术
GPRS (General PACket Radio Service) (通用分组无线业务)是一种基于包的无线通讯服务。
GPRS相对原有的GSM网络有较大的变化，主要体现在以下几个方面：(1)从功能上来讲，GPRS系统拓宽了GSM系统所支持业务的种类，如能够提供基于无线数据的高速数据业务等;(2)从网络结构上讲，在原有GSM网络基础上增加了数据处理单元，并通过一些核心网络设备来处理数据信息;(3)从接口种类上讲，增加了Gr、Gn、Gb、Gs、Gc、Gd等SS7信令接口和数据接口;(4)从协议种类上讲，GPRS网络中涉及帧中继协议、LAPDm协议、IP协议、SS7协议等;(5)从数据方面讲，网络中涉及域名解析协议(DNS)，防火墙(PIX)，动态地址分配协议(DHCP)，IP地址翻译(NAT/PAT)，认证服务器(Radius)，网络时间协议(NTP)，和路由协议等多种协议类型;(6)从业务支持来讲，GPRS支持基于WAP和TCP/IP的互联网访问、多媒体短信、视频业务、E-mail业务及无线远程遥控等。
GPRS应用于典型的互联网的连接是：用户通过拨号接入某一ISP，通过ISP的网络访问互联网。因此用户需要付拨号电话费和网络使用费两部分费用，而GSM做无线接入时付无线网络电话费。如果通过GPRS接入互联网则有很大的不同，因为GPRS是无线分组数据系统，只要用户一打开GPRS终端，就已经附着到GPRS网络上，GPRS通过允许现存的Internet和新的GPRS网络的互通首次完全实现了移动Internet功能。也就是用户通过GPRS系统的网关GGSM连接到互联网，GGSN还提供相应的动态地址分配、路由、名称解析、安全和计费等互联网功能。目前任何一种在固定Internet上的业务(如文件传输协议(FTP)、网页浏览、交谈、信函、遥信)通过利用GPRS将同样能在移动网络上实现.所以，移动业务运营商同时也是互联网业务的提供商。
3、三峡库区滑坡实时监测系统的组成
基于GPRS无线数据三峡库区滑坡监测系统主要有三大部分组成：远程监测部分(传感器、通信控制器、GPRS Modem)、GPRS通信部分(MSC、SGSN、GGSN)、监控管理中心(信息服务器、监测软件等)。GPRS通过GGSN(网关支持节点)接入Internet，并分配固定的IP地址，以达到与监控中心之间进行数据传输。
3.1 远程监测部分
远程监测部分就是数据的采集与传输，在进行数据的采集与传输时，使用的方案为嵌入式CPU+GPRS通信模块， 该方案虽然硬件成本较高，但功能强大，协议接口易实现，而且也便于系统升级，更加易于数据的采集与传输。
该系统实现了嵌入式CPU与监测点及GPRS模块进行通信，嵌入式CPU与监测点是通过RS485进行数据通信的 ，它将采集到的压力、温度等传感器数据由CPU负责进行运算和处理，然后再将数据打成IP数据包，通过GPRS通信模块接入GPRS网络，最后就发送到数据处理中心。
3.2 GPRS 通信部分
按照分组交换的原理，其基本过程是把数据先分成若干个小的数据包，可通过不同的路由，以存储转发的接力方式传送到目的端，而组装成完整的数据.分组交换基本上不是实时系统，延时也不固定，但可以使不同的数据传输"共用"传输带宽;有数据时占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源.同时分组交换可以提供灵活的差错控制和流量控制，主要是在端到端的高层进行，以减少中间网络低层环节不必要的开销;也可以在网络部分环节上增加控制，提高安全性.另外，通过设置服务等QOS等手段，可以有效的控制和分配延时、带宽等性能，所以分组交换非常适用于数据应用。
①GPRS通信部分主要有两个模块需要设计：①如何将GPRS通信模块成功的接入Internet;②GPRS通信模块如何与嵌入式CPU进行数据的传输与通信。
GPRS无线数据网络与Internet网络相连，就把监测点的计算机和监测中心的计算机连接起来了，接入Internet业务时用户的IP地址可以分配公有IP地址或私有IP地址，从节约公有IP地址角度出发，系统采用私有IP地址。它的实现方式为：通信模块接入经过服务器RADIUS授权后，由GGSN分配私有地址，该私有地址通过NAT转换后接入CMNet。GGSN接入Internet有透明和非透明两种方式。如果移动运营商作为GPRS运营商的同时，直接作为ISP提供Internet接入服务，建议采用透明方式，用户接入因特网无须进行认证，可由移动用户鉴权替代，这样可加快用户接入速度，减少RADIUS服务器的投资。也可以采用非透明方式接入Internet，通过RADIUS进行用户认证。
在GPRS数据通信模块中，本文使用嵌入式CPU利用AT指令对GPRS模块进行初始化、PDP报文激活和数据传输工作。用户签约的GPRS业务是以PDP报文为单位的，它定义了数据传过程中的用户端地址、服务接入点和服务质量等重要参数。所以在激活PDP报文之后即可由嵌入式CPU完成点对点的UDP协议，并最终接入Internet。整个系统的软件流程如图1所示。
图1 系统软件流程图
3.3 监测管理中心
在GSM无线系统中，无线信道资源非常宝贵。如采用电路交换，通信需要建立端到端的连接，在通信过程中要独占信道，每条GSM信道只能提供9.6kb/s或14.4Kb/s传输速率.如果多个组合在一起最多8个时隙 ，虽可提供更高的速率，但只能被一个用户独占，在成本效率上显然缺乏可行性。而采用分组交换的GPRS则可灵活运用无线信道，每一个用户可以有多个无线信道，而同一信道又可以由几个用户共享，从而极大地提高了无线资源的利用率.在理论上，GPRS可以将最多8个时隙组合在一起，给用户提供高达171.2Kb/s的带宽，从14.4k-171K，足足比以前超出了10倍的传输速度，保证了更大数据的传输，更快的因特网接入。由于GPRS用户的数据通信费是以数据量为基础，而不考虑通信时长，所以GPRS用于IP业务的接入将更为用户所接受。GPRS最大的特点就是"永远在线".人们可以随时获得即时的更新结果，只要移动设备打开，就会一直收到信息，这使它成为理想的数据传输方法。从无线系统本身的特点来看，GPRS使GSM系统实现无线数据业务的能力产生了本质的飞跃。
该系统较难实现的部分所GPRS通信模块，网络监测管理中心就相对来说就比较简单。根据该系统所要达到的目的，监测管理中心要分为用户登录界面和数据库的管理部分。
(1)用户界面：该部分是管理人员和决策人员和网络进行对话的一个主要的窗口，用户通过该界面可以观察到远程监测点的一举一动，通过监测到的数据和查看历史数据进行分析未来的数据，给专家及时有效的作出决策手段。模块采用基于SQL语言的查询技术，对每一条报警信息进行实时的显示和查询。
(2)数据库管理中心：该部分运用数据库的强大功能，将监测到的所有数据以及分析情况等内容储存在数据库里，供用户随时查询。用户只要输入你要查询的关键字，就可以显示出相关的内容;或者输入要查询的日期，数据库就会准确的显示那一天的所有数据信息。而且，管理人员和用户还可以对数据库里面的不重要的内容进行删减。
5结束语
本文介绍了GPRS无线数据采集和传输在三峡库区滑坡监测系统的应用，使用本系统，可以准确无误及时的监测和预警三峡库区的滑坡地带，试验证明相对于其它的监测系统，本系统具有时时在线、高速传输、可靠性好等优点。
本文作者创新点在于：一、将GPRS无线分组业务引入放滑坡报警，改善了以前短信息等报警技术容易受到垃圾端信息干扰和延时等缺点，实现了信息的实时传输。二、开发了功能完备的上位机终端，实现了报警信息查询等同类系统所没有的功能。
