环境监察论文:通信在环境监察中的实用性.doc

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1、学无止境环境监察论文:通信在环境监察中的实用性技术特点本系统水下无线通信采用的是水声通信技术,相比较水下电磁波和水下光通信技术,声波在水中衰减最小,因此声波是目前水中信息传输的主要载体,并且水声通信是当前唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式[7]。本系统综合应用浮标和海床基,相比较浮标、海床基、船舶和潜标单站监测方式,是一种无线观测链的监测方式。这种方式可提高监测数据质量、扩展监测范围和监测信息,并可在监控终端准实时获取远程、长期水下监测数据,也符合海洋环境监测具有覆盖面广、站位分散、数据间断和频繁少量的特点。技术原理3学无止境第二代GSM技术利用SMS(短消息)

2、进行数据传输和双向控制,系统通过发送和接收短消息进行数据传输,依靠2个或以上的GSM通信模块实现,开发相对简单,传输成本相对较高;第二代GPRS技术引入智能天线、双频段等技术,有快速登陆、永远在线、高速传输和按流量计费而节约成本的优势;第三代技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术,速率一般在几百kb/s以上,主要优点是能极大地增加系统容量和提高数据传输速率,并且利用不同网络间的无缝漫游技术可将无线通信系统和Internet连接起来;第四代TD-LTE-Advanced技术可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,具有非对称的超过2Mb/s的

3、数据传输能力,比通常意义上的3G快50倍,下载速度最高可达100Mb/s、上传速度最高可达20Mb/s,可极大的满足海洋监测数据的传输要求。目前第二代和第三代技术已趋于成熟,基站已基本形成对我国近海的全覆盖,相应的通信技术已在港口航道、海水浴场、水产养殖、能源开发等海洋领域广泛应用;第四代技术已形成,但国际标准仍未统一,尚不具备推广应用条件。水声通信技术水声通信是通过声波在海水里传播实现。工作原理是首先将文字、语音、图像等信息转化成电信号,发射换能器又将电信号转化为声信号,声信号通过海水介质以应答或自动方式传递到接收换能器,这时声信号又转化为电信号,解码器将数字信息

4、破译后,经电接收机转为文字、语音、图像等信息。水介质与空气介质的特性不同,水声信道与空气中的无线电信道具有许多明显的差异。水下声信道是时间散布快速衰落信道,具有多普勒不稳定性[9]。水声通信的衰耗因素较多,特别是在海水中传播,声传播损失不仅与频率有关,而且还受海水的盐度、温度、密度、深度以及传播距离等因素的影响,造成中远程水声信道带宽极其有限。水中的声速计算公式可见下式:c=1449.2+4.6T-0.055T2+(1.34-0.010T)(S-35)+0.016D(1)其中:T是海水温度,S是盐度,D是深度。海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲,而声波的界面反

5、射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。在实现高速通信时,有限的信道带宽和信号的多途传输会引起严重的码间干扰,造成接收数据的严重误码[10]。同一声源发出的声波,在不同的海区或不同的季节,传播情况可能都不同。从信道中的各种限制因素到时变、空变性,水声信道都远比无线电信道复杂。基于通信技术的监测系统应用系统水下通信采用美国Linquest公司的UWM2000声学调制解调器(全方向模式、波束宽度210°,在比较复杂的环境条件下允许有相对的运动);水上移动通信采用GSM通信模块。系统可对剖面流速、流向、温度等环境参数和仪器姿态进行数据实时传输,通信技术可在赤潮、溢油、危

6、险化学品泄露等海洋突发污染事件应急监测中应用,管理者可根据实时监测数据现场指挥和快速决策;也可在海水浴场、海水养殖区、海洋保护区等功能区监测和入海污染物质输运监测中应用,获取定点、实时和连续的监测资料。本系统若结合地理信息系统和物联网技术,将改变现有的海洋环境监测状况。通过无线通信方式形成一个基于物联网的海洋环境监测系统,可采集和处理网络覆盖区域中监测信息,以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理[11]。结语3学无止境由于海洋环境监测的特点和发展趋势,适合以水声通信和移动通信作为数据传输载体,因此结合海床基和浮标,基于水声和移动通信技术构建的监测系统,应用于海洋环

7、境监测领域是完全可行的。该系统可实现对海洋环境的智能监测,并将监测终端数据异地可视化,达到动态监测海洋环境的功能,通过改变监测终端传感器的类型可实现功能更全面的监测,该系统可提高监测效率、运行成本较低,具有一定的推广价值。随着通信、地理信息系统和物联网技术的发展,未来的海洋环境监测无线通信网既可以实时获取大范围的海洋信息,也可以快速、便捷地传递、控制和管理各种信息。因此,通信技术必将在海洋环境监测中发挥越来越重要的作用。3

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