格網技術在山區道路邊坡雨量觀測之研究-以GPRS無線傳輸方法為例

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研究生：	張志彰 Chih - Chang Chang
論文名稱：	格網技術在山區道路邊坡雨量觀測之研究-以GPRS無線傳輸方法為例 A Study on Monitoring Rainfall along Mountain Road Slopes with Grid Technique -Based on GPRS
指導教授：	廖洪鈞 Hung-Jiun Liao
口試委員:	謝佑明 Yo-Ming Hsieh 何應璋 Eric I. Hoe
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	151
中文關鍵詞：	格網技術、無線封包服務、山區道路邊坡雨量
外文關鍵詞：	Grid Technique, GPRS, Rainfall along Mountain Road
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本研究主要目的在於建立一套架構於格網系統之山區道路邊坡雨量觀測方法。本文以GPRS無線封包數據服務，使得現地雨量站得與網際網路串連，並借由網際網路即時將山區道路邊坡之雨量資料傳回後端資料伺服器，供相關降雨引致山區道路邊坡崩坍機率之研究。為瞭解山區道路邊坡現地雨量收集情形及借由GPRS服務連接網際網路，回傳即時雨量之可行性，本研究於山區道路邊坡旁設置安裝完成數處雨量計後，並以GPRS服務回傳安裝完成後之數次颱風、豪雨降雨量。以及比較GPRS回傳之降雨量與現地放置之雨量計記錄器雨量是否一致。本研究亦針對可回傳即時雨量資料期間，GPRS服務連線發生的各種狀況，加以探討GPRS服務連接網際網路回傳即時雨量資料的可行性，最後則對以GPRS服務連接網際網路的回傳架構，提出改善及建議。

This study aims to perform a method for monitoring rainfall along mountain road slopes. Grid technique, which employs GPRS (General Packet Radio Service) for connected Internet and rain gauges in mountain road slope, is introduced in this study. Rainfall data are transmitted to Data Server through Internet connection. Then these data are used to analyze the mountain road slopes failure by probabilistic method. This study installed rain gauges along mountain road slopes in order to understand the circumstances of collecting rainfall data and the feasibility of collecting rainfall data by GPRS. By mentioned method this study has successfully finished several times of typhoon and torrential rain amount after rain gauges. Moreover, rainfall data comparison has been performed between GPRS and data logger record which installed in mountain road slopes. Each kind of problems is studied though GPRS in rainfall data transfer period. Finally the suggestions are proposed for better connection to Internet by GPRS.

目 錄

論文摘要……………………………………………………………….I
ABSTRACT…………………………………………………………….II
目錄………………………………………………………………….III
表目錄………………………………………………………………….V
圖目錄……………………………………………………………….…VI
附錄目錄……………………………………………………………VIII


第一章  緒論…………………………………………………...…….1
1.1研究動機與目的…………………………………….……………..1
1.2研究內容………………………………………………...…………2

第二章 文獻回顧………………………..……….………….………3
2.1生態格網之研究…………………………………………………..3
2.2 防洪減災格網…………………………………………….……..5
2.3田間伺服器……………………………………………….………..7

第三章  格網技術……….…….…….…….……………………..…10
3.1何謂格網………………………………………………………....10
3.2格網運作方式…………………………………………………….14
3.2.1資源分享………………………………………..……. 14
3.2.2安全存取…………………………………………………..14
3.2.3資源使用………………………………………………….. 14
3.2.4零距離……………………………………………………..15
3.2.5開放標準…………………………………………………..15
3.3格網架構………………………………………………………….15
3.3.1基本硬體…………………………………………………..17
第四章  GSM/GPRS原理介紹….…….……………………..…18
4.1行動網路運作原理及系統架構………………………………....18
4.2 GSM系統介紹………………………………………………….21
4.3無線存取技術…………………………………………………….22
4.4發話與收話的區別……………………………………………….24
4.5 GSM系統頻寬………………………………………………….24
4.6 GPRS概述……………………………………………………….25
4.7 GPRS特色……………………………………………………….26
4.7.1隨時連線…………………………………………………..26
4.7.2從現有系統升級…………………………………………..27
4.7.3整合到未來3G系統………………………………………..27
4.8 GPRS連線步驟………………………………………………….27
4.8.1連線步驟…………………………………………………..27
4.8.2以AT指令說明連線步驟…………………………………..28

第五章  研究架構、設備與成果……………………..…………30
5.1研究架構……………………………………………………...…..30
5.1.1雨量佈設地點之考量……………………………………..31
5.1.2控制器之考量……………………………………………..33
5.1.3資料伺服器………………………………………………..34
5.1.4通訊方式之考量…………………………………………..34
5.2研究設備說明………………………………………………...…..36
5.2.1嵌入式控制器……………………………………………..36
5.2.2 GPRS模組…………………………………………………..37
5.2.3雨量計……………………………………………………..38
5.2.4電源………………………………………………………..38
5.2.5雨量記錄器………………………………………………..39
5.3單一雨量站架構………………………………………………40
5.4研究成果與討論………………………………………………41
5.4.1雨量計安裝成果…………………………………………….41
5.4.2雨量收成果與展示………………………………………….44
5.4.3雨量即時回傳狀況………………………………………….47
5.4.4雨量回傳驗證………………………………………….49
5.4.5雨量計安裝問題討論……………………………………….50
5.4.6綜合討論…………………………………………………….52
第六章  結論與建議……………………………………………..54
6.1結論………………………………………………………….……54
6.2建議………………………………………………………….……54
參考文獻………………………..……………………………….…….57

表 目 錄

表3－1 格網與電力格網對照表………………………………………12
表5－1 各種通訊方式比較……………………………………..…….35
表5－2 雨量站架設基本資料…………………………………..…….41
表5－3 各雨量站連線狀況一覽表………………..……………….….47
表5－4 單一雨量站所需設備及費用………………..………………..51
圖 目 錄

圖2－1福山植物園無線網路架構圖…………………………………4
圖2－2臺灣長期生態研究格網架構圖………………………………5
圖2－3防洪減災格網架構圖…………………………………………6
圖2－4田間監測伺服器架構圖……………………………………….8
圖2－5斗南鎮農業示範農田田間監測伺服器系統架構圖…………9
圖3－1格網架構示意圖………………………………………………16
圖4－1  GSM/GPRS行動網路系統架構…………………………….19
圖4－2  細胞與天線關係圖………………………………………….20
圖4－3  TDMA技術與無線電框架關係圖………………………….23
圖4－4  GSM系統，以電路交換方式傳輸資料情形……………….25
圖4－5  GPRS中，封包資料在分享時槽傳輸情形………………….26
圖4－6  GPRS連線步驟圖………………………………………….28
圖5－1  台18線雨量監測格網架構………………………………….30
圖5－2  7188XC嵌入式控制器設備……………………………….36
圖5－3  GSM/GPRS通訊模組……………………………………….37圖5－4  本研究GPRS模組連線示意圖…………………………….38
圖5－5  本研究所使用之二種雨量計照片………………………….38
圖5－6  雨量記錄器之外觀………………………………………….40
圖5－7  單一雨量站架構圖………………………………………….40
圖5－8  台18線公路雨量設置圖…………………………………….41
圖5－9  R-T18-250K+100雨量站安裝情形……………………….42
圖5－10  R-T18-27K+200雨量站安裝情形……………………….42
圖5－11  R-T18-40K+500雨量站安裝情形……………………….42
圖5－12  R-T18-56K+200雨量站安裝情形……………………….43
圖5－13  R-T18-64K+800雨量站安裝情形……………………….43
圖5－14  NTUST-E2雨量站安裝情形…………………………….43
圖5－15  140.118.105.4伺服器雨量資料收集情形……………….44
圖5－16  140.118.105.4伺服器雨量資料(一天內每15分鐘雨量).45
圖5－17  140.118.105.4伺服器雨量資料(一週內每小時雨量)…….45
圖5－18  140.118.105.194伺服器雨量資料收集情形(一)………….46
圖5－19  140.118.105.194伺服器雨量資料收集情形(二)………….46
圖5－20  台18線64K+800於7月19日降雨量(雨量記綠器)…….49
圖5－21  台18線64K+800於7月19日降雨量(GPRS無線回傳)….50




附 錄 目 錄

附錄A  I-7188XC控制器規格說明
附錄B  控制器執行程式程式碼
附錄C  GPRS模組說明
附錄D  雨量計原理說明
附錄E  台18線雨量站雨量收集成果

                                

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