ZigBee和GPRS技术在无线水保监测系统中的应用分析

李增 岳奎

摘要：本文首先对ZigBee和GPRS技术做简要的分析和介绍，并指出它们的优点和长处。接着分析这两项技术在水土保持工作中的应用情况，最后对我国在无线水保检测系统中所使用的技术设备做出预测和展望。

关键词：ZigBee和GPRS技术；无线水保监测系统；应用

中图分类号： X83 文献标识码： A 文章编号：

引言

近年来我国的水土流失现象却变得越来严重了，这都是我们在发展生产的时候没有注意到对植被的保护，威胁到了人们的生活，也不可避免的对我国目前要实现科学发展和可持续发展的战略目标造成一定的不利影响。我国的水土保持主管部门也非常的关注这一情况，并做了大量的工作，但是，收到的成效却不是特别的明显。目前，在无线水土保持监测系统中使用的ZigBee和GPRS技术为水土保持工作提供了高新技术支持。本文就是在对ZigBee和GPRS技术调查研究的基础上，分析这两种技术在无线水保监测系统中的应用情况。

1 ZigBee和GPRS技术简介

1.1 ZigBee技术简介

ZigBee技术是具有复杂度低、距离近、数据速率低、功耗低、成本低等特点的双向无线通信技术，适用于远程以及自动控制，既可嵌入到多种设备中去，又可以支持地理的定位。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术是功耗和成本最低的技术；ZigBee技术数据速率低、通信范围小的这些特点直接决定了该技术的应用范围，主要是承载数据流量比较小的业务。在IEEE 802.15.4标准的基础上，建立了ZigBee的协议，ZigBee的联盟定义网络、安全服务以及应用层。在ZigBee中的设备主要有PAN协调器、协调器和一般设备。其中PAN协调器是PAN网的总控制器，PAN的协调器一定要是FFD。一般设备主要是FFD，当然也可以是RFD。ZigBee可以为了满足不同需求，构建起星型、点对点以及网状的三种网络拓扑结构。

1.2 GPRS技术简介

为了给GSM用户提供分组形式的数据业务，GPRS技术应用起来了，它是在GSM系统的基础上，建立起来的新的承载以及通用分组无线业务。采用和GSM同样的频带、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及TDM流帧结构。用户不需利用电路交换的网络资源而是在分组模式下进行数据发收。GPRS技术有几个特点，比较突出的是“永远在线”，GPRS技术通过凭借传输的资料量来进行计费，通过GPRS的模块和相应的配件，连接带有RS232串行口的监测设备，建立透明传输通道。这种方式既有数据采集实时性，费用低，漏码少等特点，又有更方便并且合理的计费方式。与此同时，通信链路主要是运营商进行维护，避免使用监测系统同时，耗费过大的精力去维护通信线路。随着移动通信技术的发展，这种的移动数据通信网络，已覆盖了全国，网络的运行也相对稳定，这为该行业带来了广阔的市场前景。

2 ZigBee和GPRS技术在无线水保监测系统中的应用

2.1 ZigBee技术在无线水保监测系统中的应用

ZigBee技术广泛的应用于工业控制性装置、家庭以及建筑物自动化设备等领域。并且它还支持小范围内的无线通信的自动化和控制。当然，在无线水保监测系统中它也可以发挥自身的优势。因为我国传统的水保监测系统所使用的技术都是成本比较高、结构非常复杂、操作繁琐、人工维修和保护比较困难、抵抗干扰的能力也比较差等情况，这都给水保监测工作的顺利完成带来了极大的干扰。

在无线水保监测系统中，我们对于ZigBee技术的应用主要是通过在一个特定的监测区域，通过人工的手段去布置节点，这些节点上都带有不同种类的传感器。这些节点，在ZigBee协议下，会自己组建成一个网络系统，它们之间通过协作的方式来实现对网络覆盖区域的信息的感知、搜集，并对其进行科学的处理。在此基础上，它们会运用到多跳网络实现信息数据的发送和传导，最终使基站能够成功的接收到有效数据。而基站就会通过和电脑进行连接来保存节点的各种信息，并在此基础上对他们进行仔细的分析和处理，最后通过计算机将监测到的水土保持信息运用网络这一媒介发送到专业的监测人员处，由他们做进一步的数据统计、分析，最后做出科学的判断，使有关部门能够及时的采取措施对环境进行保护。

当然，任何一种技术都不可能对水保工作做出全面的监测，因此，ZigBee技术在使用的同时，也要结合GPRS技术，这样才能实现两种技术在优势上的互补。

2.2 GPRS技术在无线水保监测系统中的应用

ZigBee技术自身存在的一些缺陷可以通过GPRS技术实现两者之间的一种互补。应用GPRS技术，可以在非常短的时间内把一个地区或者是某一个特定的时间段内的森林破坏面积和毁林开荒的具体情况作出一个非常准确的测绘图片，而且还能把它放置在相应的位置上来，这样不但可以补充和修订原来不是特别全面的信息，还可以从上面获得森林破坏和毁林开荒的实际的地理空间位置。

GPS技术应用于无线水保监测系统的检测可以从两个层面进行讨论。第一个方面是，从宏观的层面上说，可以在一个比较大的流域或者是地区设立一个GPS监控网，在这个监控网成功设立的基础上，我们为了能够更加方便的对这个区域内的水土流失、土地使用信息进行采集、提取，我们还要对像控点进行仔细的测量，这样提供加密点以方便航空遥感像片作出定向选择。第二个层面，也就是从微观层面上说，GPS技术还能够做更加细微的监测，它可以对坡面的地形变化情况、沟头的前进速度、沟底的下切程度、沟缘线的后退速度作出科学和准确的监测显示。不光是上面的细微的监测，更细微的监测是它可以监测到山体滑坡等情况造成的水土流失量。上述微观方面的监测都是针对自然现象的。GPS技术还可以从微观上对人为因素造成的水土流失现象进行监测，这些细微监测主要包括：土地的挖填量、弃置量和堆积量等。而且它还可以在非常有限的时间内对毁林开荒和水土保持方面设备的多少和大小进行监测。

3无线水保监测系统中应用技术的展望

ZigBee技术出现使得无线水保监测系统在改善水土保持工作中有了更大的发挥空间，因为ZigBee技术的使用成本低、运行速率低、耗能也比较少，它是水土保持部门在技术上的投资成本变低，但同时也提高了工作的效率。

GPS技术也应用到了水土保持的工作中，但是，就目前的情况来看，它在水土保持工作中的应用水平还有待进一步的提高，随着技术的发展，该项技术一定会在水土保持工作中发挥它更大的作用。GPS技术在水土保持方面的使用会变得更加的广泛、深入。

4结束语

本文重点讨论了ZigBee和GPRS两种技术在无线水保监测系统中的应用以及其应用的优势，希望能够通过这些技术的应用，积累资料，为长期、系统的无线水保监测系统监测科学管理提供依据，进而制定出高效合理的应对措施，更好的完成水土保持的工作，并在此基础上，为实现生态环境保护和和谐社会的成功构建的目标贡献出一份力量。

参考文献:

[1]姜德文.开发建设项目水土保持监测与监控探讨[J],中国水土保持,2010.5.

[2]王权平,王莉.Z igB ee技术及其应用[J], 现代电信科技,2009.

作者简介： 李增（1985.01--）男，汉族，四川省苍溪县人，本科学历，助理工程师,从事水土保持方案设计、监测、评估和小流域治理工作。