1 GPRS通讯技术概论
GPRS是通用分组无线业务（GeneralPACketRadioServ2ice）的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。
GPRS理论带宽可达171.2Kbps，实际应用带宽大约在40～100Kbps，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于IN2TERNET连接、数据传输等应用。GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP或X.25服务。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。
我在这个项目中使用的深圳宏电公司的H7118GPRS模块，使用计算机串口对模块进行控制编程，采集到的数据通过GPRS网络发送安达引嫩主中心光纤宽带的固定IP上。
2 GPRS设备的介绍和数据传输的实现
我在这个项目中使用的深圳宏电公司的H7118GPRS模块，使用计算机串口对模块进行控制编程，通过串口采集超声波流量计的数据。采集到的数据通过GPRS网络发送安达引嫩主中心光纤宽带的固定IP上。
GPRS数据主中心采集的实现。我处机关网络机房，使用华为路由器AR18-63-1开放5001，5002端口接收数据，映射到内网工作站上（192.168.0.101），在内网工作站上用VC编写程序接收数据后，写入SQL数据库。
3 GPRS数据和超声波流量计数据的采集过程
结合我处实际情况，我选择在讷河市嫩江渠道首站进行了实验。在渠首站闸门下游1000m处安装探头，使用太阳能供电方案。该处水流条件比较好，对流量的采集进行了系统的实验，在不同的水位和流量环境下进行数据采集。
超声波流量探头选择美国亚迪仪器公司（RDI）生产的多用途超生波探头。GPRS传输设备我选用的是深圳宏电公司生产的GSM模块，GPRS卡我在安达当地办理的固定流量包月卡。
控制系统是我们和水利部南京水利水文自动化研究所合作开发的YDJ-01H型控制器，采用单片机制作的控制系统，我在这个硬件环境下使用Dynamic开发程序，在线采集流量、水位，通过GPRS传输到安达主中心。
3.1 实验的原理
整个系统的工作原理是遥测站的H-ADCP根据控制器发出的指令周期性的执行水位流速数据采集工作，然后将PD0模式的数据发送给控制器，控制器根据H-ADCP发送来的原始数据进行分析处理，最后计算出水位和流量，并将有关数据输出到串口，只要接上GSM模块或数字电台等通讯设备，可以远传数据到中心站。H-ADCP控制器根据需要可按照一定格式将水位流量保存在本地存储芯片中，供定时下载用。中心站GSM接收模块等通讯设备将收到的数据解压后送入计算机进行处理、预报、存储和打印等。如图2所示。
该控制器是一种高可靠性、低功耗的适合野外工作环境的专用流量在线数据采集传输设备，它可以定时和实时地采集水位、流速和流量参数并进行计算处理和判断，然后将处理的数据按标准格式存储在本地存储芯片内并通过GSM模块等通讯设备发送到中心站。同时也可以响应中心站发送的参数招测命令，及时将有关数据返回发送。该设备具有实时数据显示和各参数灵活设置的功能。
3.2 控制板控制程序的工作流程
在程序中，我首先初始化主板，读取相关的参数，然后初始化ADCP流量计，循环采集流量数据。
3.3 超声波流量计测量流量的工作流程
将超声波流量计固定安装在河道一边，然后按水平方向测量某一水层的部分层流速，根据各单元的层流速计算指标流速，通过H-ADCP的指标流速与断面平均流速的关系计算得到断面平均流速，根据水位计算得到过水面积，从而计算得到流量。如图4所示。
首先根据用户设置的工作间隔时间判断工作时间（WT）到，控制器发送H-ADCP工作指令，控制器判断接收到完整的PD0数据后，开始解析各项参数，同时根据用户设置的开始和结束单元号（SN和EN）计算单次层流速，然后判断是否满足用户设置的采集组数（CN），如果没有达到采集组数，继续发送启动命令，解析数据。这主要是为了消除水流脉动造成的误差，每次测流需要历时100s以上，故需要设置多组采集组数，每次测流时间与单元长度、单元数量和脉冲数量等参数的设置有关。
当达到设置的采集组数后，将各单次计算的层流速算术平均计算组层流速作为指标流速，根据指标流速和断面平均流速关系表（HV），计算出断面平均流速。
根据采集到的水深值，加上用户设置的探头安装高程（WH），得到水位，同时由水位面积关系（WA）计算得到过水面积。
根据面积和断面平均流速，计算得到流量。采集流量时控制器的工作过程如图5所示。
3.4 应用数据分析
在主中心，通过GPRS设备接收到的数据格式所示：EBEB1234567882021822513802773000000100010000000
00015981111000121008900448FDFD
数据格式定义：以“EBEB”作为帧头，“FDFD”作为帧尾，帧头后面8位“12345678”是站号，站号后面12位820218225138”表示控制器发送数据时的年月日时分秒信息，比如现在的值是指1982年02月18日22点51分38秒，后面5位“02773”表示探头的入水深度，比如现在值是指012773m，后面6位“000000”表示计算出的H-ADCP指标流速，这6位中的最前位表示正负，“0”表示正，“1”表示负，比如现在是正00.000m/s。再后面6位“100010”表示断面平均流速，这6位中的最前位表示正负，“0”表示正，“1”表示负，比如现在是负00.010m/s。再后面8位“00000000”是流量，这8位中的最前位表示正负，“0”表示正，“1”表示负，比如现在的流量是正00000.00m3/s。再后面5位“01598”表示水温，这5位中的最前位表示正负号，“0”表示正，“1”表示负，比如现在表示正15.98°。再后面4位表示电压，比如现在值是11.10V。再后面5位表示ROLL角度，比如现在值是正00.12°。再后面5位表示PITCH角度，比如现在值是负00.89°。再后面5位表示水压，比如现在水压是正0448Pa。
参考文献：
[1]邓建安.面向对象的模型库管理系统与设计[J].计算机工程与应用，1998，（3）：15-20.
[2]陶兰等.Intranet集成，应用、开发[M].北京科学出版社，1999-7.
[3]SimonRobinson等.C#高级编程（第2版）.清华大学出版社，2002.
[4]吴江，等.下一代IP骨干网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2001.
[5]王群.计算机网络教程.清华大学出版社12005，12.
[6]程起敏，杨崇俊，刘冬林.基于WebGIS/GPS/GSM的车辆监控网络信息系统[J].计算机工程，2005，31（7）：46-48.
[7]朱洪波.通用分组无线业务（GPRS）技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2004.
