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1、1 行政区域界线界桩实时动态监测 一、引言 根据 2008 年 8 月颁布的行政区域界线界桩管理办法 （民政部令第36 号）第二条规定： “行政区域界线界桩，是 由行政区域毗邻的各方人民政府共同埋设的，用于指示行政 区域界线实地位置的标志物。” 经统计，我市共有行政区域界线界桩（以下简称界桩） 162 个（包括127 个县级界桩以及35 个乡镇级界桩） ，分布 在我市与毗邻各地市的交汇处，地处深山老林，交通极为不 便。 长期以来，我国对于界桩的管理方式普遍为聘请当地居 民为界桩维护员，对界桩进行委托管理，要求其适时检查所 维护的界桩，清除界桩周围杂草、淤泥和遮挡物，刷新界桩 注记，保持界桩整洁
2、，明显易见，做好检查记录，制止损坏 界桩的行为，当发现界桩松动、移动、丢失、损坏时，及时 报告负责管理该界桩的县级人民政府民政部门。 随着社会的发展，城市的扩张，农村居民生活水平的提 高，城镇化进程的加快，界桩遭到破坏的事情屡有发生，并 且由于界桩维护员的不可控和失职，一般都只有在五年一次 的联合检查过程中才会发现问题，而界桩等参照物的损坏或 遗失对解决边界纠纷和争议造成极大的麻烦。 2 因此，本文探讨的是采取现有技术实时的对界桩进行监 测，以期能够及时发现问题所在，保障边界地区社会的稳定 和发展。 二、界桩实时监测系统概述 界桩实时监测系统主要分为界桩单元、数据中心及用户 终端三个部分，系统
3、结构框图如图1 所示。当界桩单元上的 传感器感应到一定的位移时，界桩中的控制单元通过实地监 测仪表实时采集到各项数据，并将数据打包、保存在存储器 中，然后启动GPRS 模块，由无线通信模块经GPRS 数据传输 网络把数据传输集中到Internet服务器的数据中心。当需 要掌握监测点的情况时，监控人员可以在用户终端上通过数 据管理系统来查看、统计和分析服务器上数据中心的各项数 据。 图 1：系统结构框图 3 三、界桩单元的设计 ( 一) 界桩的制作 通常的界桩由界碑和底座组成，底座可在现场用钢筋混 凝土浇灌 , 而界碑一般用花岗石、大理石等坚硬石料凿制成 型，在本系统设计中，界碑采取类似于平面控
4、制测量中的控 制点制作方式（例如钢筋混凝土浇筑）进行制作，在混凝土 中心增加了监测及通信模块，如图2 所示。 图 2 （二）监测及通信模块的设计 该模块如图1 所示，主要由无线传输终端、传感器、电 源及其他监测设备组成。具体说明如下： 1、无线传输终端 （1）GPRS 简介 4 GPRS是 通 用 分 组 无 线 业 务 (General Packet Radio Service)的英文简称，是一种以全球手机系统（GSM ）为基 础的数据传输技术。 作为第二代移动通信技术，它突破了 GSM 网只能提供数据的电路交换方式，在现有的GSM 基站系统基 础上通过改造实现了数据的分组交换，也可以说GP
5、RS 是 GSM 的进一步发展和延续。GPRS 拥有覆盖面广， 使用成本低廉等 技术优势，在福建，GPRS 的网络覆盖率达到了92% 以上，而 且不需要额外费用便可实现自动漫游，GPRS 用户的计费以通 信的数据量为主要依据，以“使用多少、 支付多少” 为原则。 另外 GPRS网络接入时间短，传输速率高。作为GSM技术的 延续，分组交换使接入时间缩短为1s 以下。 （2）GPRS 数据传输网络构架的设计 GPRS 数据传输网络中GSM 网络和因特网 (Internet)都是 现有的，两者之间的连接通信是组网的关键。GPRS 模块运行 功耗低，非常适合用电池或用太阳能供电的野外作业系统。 系统可
6、采用了现有的GPRS 无线数据终端作为移动终端， 实现 GSM 网络与因特网 (Internet)的连接。通过终端对相关 参数进行配置就可以实现组网，避开了软件调试过程，在软 件菜单上对终端进行管理与调试。利用GPRS 接入因特网和通 过PC 机拨号上网原理类似。首先配置GPRS 模块初始化，然后 发送 AT指令到基站服务器，通过双方协商、认证建立PPP 连 接，连接成功后，GPRS 终端就会从移动基站服务器上获得一 5 个IP地址，接着在 PPP 协议框架中嵌入TCP/IP数据包，用 socket 编程实现与 Internet上的数据中心进行传输。如果 GPRS 终端与 Internet连接
7、断线，可重拨恢复连接。（图3） 图3 要使数据中心能够接收和管理移动终端DTU发送来的数 据，需要对DTU进行二次开发。通常无线通信模块制造商都 提供了齐全、完善的开发工具，还提供功能完善的数据中心 软件开发工具包和数据中心服务程序，使得二次开发简便、 实用。 2、陀螺仪传感器 陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向 在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用 6 它来保持方向，然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自 动将数据信号传给控制系统。现代陀螺仪已经发展到了集成 式的振动陀螺仪，价格低廉，且能耗低，同时陀螺仪传感器 还集成了加速度传感器的功能，当传感器产生位移的瞬间
8、， 将产生一定的加速度值，陀螺仪传感器将会测量到这个加速 度值并反馈给控制单元。 3、控制单元 控制单元由模块函数组成，模块函数由基本函数嵌套组 成。控制单元流程大致如下：首先进行单片机设置变量的初 始化，一般均为0；进行单片机相应配置单元的初始化，比 如设定端口方向、没置中断优先级、定时器初始化等；然后 由单片机控制GPRS无线数据传输模块的电源，以决定是否 开机；待开机成功后，查询网络是否注册成功；成功后即可 建立模块与数据中心服务器的连接，并进行数据传输和短消 息处理。见图4。 初始化 从存储器中读取通信参数 并存入相应设置单元 GPRS 模块复位开机 成功？ 查询 GSM 和 GPRS
9、 网 络注册 成功？ 初始化 GPRS 模块的工作参数 建立模块到中心的连接 传输数据 Y N Y N 7 图 4 4、电源及其他监测设备 电源可采取技术成熟的锂电池，同时可根据实际需求增 加相应的监测模块， 例如 GPS接收模块， 甚至是监听设备等。 （三）界桩的维护 根据行政区域界线界桩管理办法 （民政部令第36 号） 第十五条的规定： “界桩维护员应当适时检查所维护的界桩， 清除界桩周围杂草、淤泥和遮挡物，刷新界桩注记，保持界 桩整洁，明显易见，做好检查记录，制止损坏界桩的行为。” 以上规定是针对普通的界桩而言，若采取本系统，则日常维 护工作可省略，只需要在五年一次的联合检查过程中更换电
10、 池即可。 四、数据监测中心管理系统设计 （一）系统的功能设计 1、管理功能：具有数据分级管理功能，界桩点管理等 功能。 2、采集功能：采集界桩点坐标、位移等数据。 3、告警功能：当界桩位移或加速度数据超过告警上限 时，监测中心主动告警。 4、查询功能：可利用终端机上的界桩监测系统软件查 询各种历史记录。 8 5、存储功能：利用数据库记录所有历史数据。 （二）系统的结构设计 根据功能设计，本系统包含了以下程序模块： 1、登陆窗口。可设置系统管理员、一般操作员及一般 用户三种权限，分别实现对系统进行管理、进行一般操作及 浏览等功能。 2、系统设置窗口。该设置仅系统管理员可操作，包括 添加及更改一
11、般操作员用户名及密码、更改报警上下限等。 3、数据采集模块。采集实时数据，或根据一定的时间 段采集数据。 4、数据分析模块。对采集的实时数据或其他数据进行 分析，制作统计报表和统计曲线，若发现偏移则进行报警操 作。 5、数据查询窗口。供用户浏览查询数据。 五、用户终端的程序结构设计 根据系统所划分的系统管理员、一般操作员及一般用户 三种权限，用户终端能够实现的功能也有所不同，如图5 所 示： 9 图 5 主要包括下面几个部分： （一）实时数据：按用户要求用数据或曲线显示当前的 数据状态； （二）历史数据： 按日期、 月份、年份查看以前的数据； （三）统计报表：按日期、月份、年份统计以前的数据
12、并生成统计曲线，同时生成数据报表可供打印存档； （四）系统管理：包括操作员管理、高级数据管理（其 中，除修改密码之外的其他功能只对系统管理员可用）； （五）系统管理主要是设置曲线参数（横坐标单位、同 时显示曲线条数等）、已存数据的查看管理（删除多余数据 和出错数据、补充缺损数据）。 这样，监测数据被传送到服务器数据中心后，再由用户 终端将数据提取存入文本文件中，这样在用户终端中一般用 10 户可以很方便的查询数据，一般操作员能够查询数据、统计 数据、生成打印报表，而系统管理员除了拥有前两者的权限 外，还可进行删除错误数据、补充某时间段数据等操作。 五、结论 本文针对无线通信技术和数据采集技术发
13、展现状，设计 实现了一种基于GPRS技术的远程数据监测系统。系统采用 GPRS 技术实现远程水质监测数据传输，极大地提高了界桩监 测的实时性、连续性、可统计性。整个系统传输结构简单稳 定，投资和运营成本低，能够有效地实现行政区域界线界桩 的动态化、常态化管理，为我市“平安边界”建设工作提供 一定的保障，从而消除边界矛盾隐患，维护地区安定稳定， 促进界线管理各项工作健康有序地进行。 参考文献： 1 民政部 . 行政区域界线界桩管理办法. 民政部令第 36号 2 深圳市宏电技术开发有限公司. 移动数据通信行业应用解决方案( 基于 GPRS 网络的无线 DDN 系统)C.2006 3 百度百科 .GPRS./1307.htm 4 百度百科 . 陀螺仪传感器 ./6345339.htm 5 卢中南，任振辉等 . 基于GPRS 远程电能数据采集系统的开发与研究D. 河北农业大学 .2007 6 马增强，燕延，井海明 . 基于GPRS 的数据采集系统的研究 J. 微计算机信 息.2005 7 国家计监局 .GB/T18314-2001全球定位系统 (GPS)测量规范 M. 中国标准 出版社 .2002 。