行政区域界线界桩实时动态监测.docx

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行政区域界线界桩实时动态监测

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，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。

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

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

GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）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GPRS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，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。

成功？

成功？

N

Y

Y

N

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。

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：

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]XX百科.GPRS.

[4]XX百科.陀螺仪传感器.

[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。