基于GPRSGPSGIS的船舶溢油远程监测系统的研究汪渝熊德琪（大连.doc

基于GPRS/GPS/GIS的船舶溢油远程监测系统的研究 汪渝 熊德琪 （大连海事大学环境科学与工程学院） 摘要：目前，我国船舶溢油导致近海石油污染日益加重，因此实时准确地监视溢油位置和漂移轨迹是采取有效溢油应急行动的关键，卫星遥感虽可用于探测海面溢油，但时间滞后，不够及时。本文致力于为船舶溢油提供一种准确实时的应急监测手段。 重点开发一种与海面油膜漂浮移动性能相似的、具有GPS信号接收的GPS浮标，在船舶发生溢油事故后立即将其投放在海面溢油层中随油膜一起漂移。监测中心通过GPRS移动通信网实时接收GPS浮标发出速度、方向、及时间的定位信息，并由GIS界面平台实现对溢油位置实时定位追踪显示。 本文在分析了GPS技术、GPRS技术以及相关的TCP/IP技术的基础上，从系统总体设计的角度阐述了基于GPRS分组数据网络GPS监控系统的设计，实现了监控终端的软硬件设计、监控中心的软件设计、定位数据的传输等。有助于海事局等溢油应急部门和单位进行实时监控、监视和预测溢油走向，为船舶溢油应急指挥提供一种准确实时、成本低廉、全天候的溢油全程监测手段。 关键词： 溢油监测 GPS浮标 通用分组无线业务（GPRS）地理信息系统(GIS) 一、引言 随着我国石油进出口量和海上运输量的逐年递增，船舶溢油导致近海石油污染日益加剧，因此实时准确地监视溢油位置和漂移轨迹是采取有效溢油应急行动的关键。目前我国对海面溢油的实时监测手段十分缺乏，现场观察由于受距离、夜晚光线等限制，有很大的局限性。卫星遥感和雷达虽可用于海面溢油探测，但时间滞后，不够及时，而且费用较高。因此，急需一种准确实时、成本低廉、全天候的海面溢油监测应急手段。 系统的组成框图 在车载GPS监控系统开发基础上研制可应用于船舶溢油的远程无线监测系统。系统由能接收并发送GPS定位信息的GPS浮标、GPRS无线通讯网、接收信息并通过GIS平台实现溢油位置可视化跟踪显示的监测中心组成，如图1所示。 图1 “3G”船舶溢油远程监测系统组成框图 （二）系统涉及的“3G” 20世纪70年代由美国海陆空三军联合研制的空间卫星定位系统GPS是目前使用最多的全球卫星定位导航系统，它有3部分组成：地面控制部分、空间部分（由24颗卫星组成）、用户接收部分（由GPS接收机和天线组成），具有定位精度高、实时性强、全天候工作且成本低廉等优点。GPRS（通用分组无线技术）是在现有的GSM（全球移动通信系统）网络基础上通过增加一些硬件设备并对原有网络升级，形成的一个新的网络逻辑实体。GPRS与GSM相比最大的优点在于它是一种分组交换系统，可以面向用户提供广域的无线IP连接。中国移动公司在2000年底推出了GPRS业务，目前中国移动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区。地理信息系统GIS是集计算机、地球科学和信息科学为一体的技术。它的特征是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示并采用地理模型分析方法，提供多种空间和动态的地理信息，为决策服务而建立的计算机系统。应用GPS定位技术，结合GPRS无线数据通信技术、网络技术和地理信息系统，可以实现对远程移动目标的实时监控。 二、系统研发的主要内容 系统研发主要包括以下内容：GPS浮标的软、硬件设计；GPRS通信网络传输数据；GIS界面平台定位信息的可视化；溢油位置、走向的预测等。系统利用具有与海面油膜相似漂浮移动性能的GPS浮标来对海面的油膜进行跟踪。在船舶发生溢油事故后立即将其投放在海面溢油层中随油膜一起漂移，监测中心通过GPRS移动通信网实时接收GPS浮标发出的速度、方向、及时间的定位信息，并由GIS界面平台实现对溢油位置的实时定位追踪显示。GPS具备的全天候实时提供三维位置、三维速度及时间等信息的特点，是其他定位方式无法比拟的。同时，GPRS是一种分组交换系统，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，并且GPRS具有永远在线、按流量计费、快速登录、高速传输等优点，可以满足船舶溢油应急监测的需要。 考虑到整个覆有溢油的流场区域的节点流速不一致的问题，系统拟用多投掷或多绑定GPS浮标，由这些信号数据再加以采用合适的流场仿真方法推算整个流场的潮流数据，进而达到预测潮流场流速数据、预测溢油走向等多方面功能，有望在以往通过划分网格加以数值模拟流场来预测溢油走向的准确性方面跨越一步。 溢油监测系统所需的空间信息及其相关的属性信息由GIS进行组织管理，GIS作为溢油应急系统的地理信息管理平台，逐渐被证明是存储、管理、分析地理信息的有效技术。溢油监测系统是GIS的二次开发成果，在综合分析各方面的情况后，本系统选择MapInfo6.0及其组件MapX结合VB6.