基于GPRS和组态王的水文测报系统的设计

文章摘要：摘要：为了实现水文测报系统的高可靠性、低功耗性和较好的实时性，详细介绍了水文测报技术的基本原理和实现方法，主要包括GPRS无线通信技术的基本知识和水文信息采集系统的整体构成。在借鉴和分析了国内外水文测报技术的基础之上，设计出了基于GPRS的水文测报系统的软硬件系统，并利用组态王开发了水文测报系统的实时监控系统。整个系统以实用、稳定、可靠为目标，在保证实现基本功能的基础上，优化了硬件和软件设计。实验结果证明，该系统采集数据正常、工作稳定、通信良好，实时性强。 关键词：GPRS；水文测报系统；组态王；通信 水文测报系统是利用传感器、微控制系统、计算机网络及通信等技术手段将水位、雨量、流速

基于GPRS和组态王的水文测报系统的设计,标签：电路设计,http://www.88dzw.com

摘要：为了实现水文测报系统的高可靠性、低功耗性和较好的实时性，详细介绍了水文测报技术的基本原理和实现方法，主要包括GPRS无线通信技术的基本知识和水文信息采集系统的整体构成。在借鉴和分析了国内外水文测报技术的基础之上，设计出了基于GPRS的水文测报系统的软硬件系统，并利用组态王开发了水文测报系统的实时监控系统。整个系统以实用、稳定、可靠为目标，在保证实现基本功能的基础上，优化了硬件和软件设计。实验结果证明，该系统采集数据正常、工作稳定、通信良好，实时性强。
关键词：GPRS；水文测报系统；组态王；通信

    水文测报系统是利用传感器、微控制系统、计算机网络及通信等技术手段将水位、雨量、流速、流量、水温等数据参数进行采集、存储、传输和处理的信息系统。由于水文测报系统是一项高科技、技术复杂的系统工程，加上野外自然条件恶劣、缺乏运行管理经验等因素，其中也存在很多不定性问题。本文结合水文测报系统的特点，以及GPRS无线网络技术提出了系统总体设计方案，并利用具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点的组态王开发了监控系统，有效地解决了功耗问题和传输安全稳定、实时性强等问题。

    1 水文测报系统的总体设计
    水文测报系统的基本功能主要是解决水库洪水调度系统的水文信息自动采集、编码、发送、中心站接收、解码处理、存贮、应用等技术问题，使水情信息能及时有效地用于水库洪水的预报、调度、决策，为防洪兴利服务。
    设计方案采用模块化传输平台，实现水情系统数据传输。水文测报系统总体结构主要由三部分构成：水文监控中心、水文数据采集站及无线网络模块。框图如图1所示。

    水文采集站：主要包括太阳能或其他供电系统、传感器(水位、雨量等)、人机接口、通讯接口等设备。其功能是自动采集数据，包括水位、雨量等水文数据，并自动应答监控中心，向监控中心发送数据。
    水文监控中心：主要包括通讯设备、计算机、打印机等多媒体设备。其功能是实时接收遥测站采集发送的水文数据，存储、显示、打印遥测站水位、雨量数据，并向采集站发送相关指令，与其进行通信。
    无线网络模块：主要是指采集站和监控中心通过GPRS无线网络进行相关通信。无线模块将采集站采集到的数据通过GPRS无线网络上传到监控中心，监控中心也可以同时以无线的方式通过无线网络向采集站发送相关指令等。

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2 水文测报系统的硬件设计
    根据水文测报系统设计方案，系统硬件电路包括：电源、MCU(微处理器)以及外围接口电路、GPRS模块接口电路、键盘和显示接口、数模转换模块等部分组成，完成数据的采集、存储、显示以及与中心站通信等功能。
2．1 系统终端设计
    系统终端包括MCU微处理器、信号传感、数据调理及A／D转换、数据存储、键盘及显示、时钟、无线通信等电路。具体功能如下：多路采集电路接受水位、雨量等传感器各种环境参数，并通过数据调理以及A／D转换后送MCU微处理器。接收到数据后，微处理器对采集到的数据进行处理，并存储。数据可以通过显示模块进行显示并可以通过键盘查看系统的工作状态，另外，微处理器通过控制无线MODEM和中心站进行远程通信，将采集数据传输到监控中心，整个硬件结构图如图2所示。

    结合以上要求，本系统终端以低功耗单片机MSP430F149为核心，包括信号传感、数据调理及A／D转换、数据存储、键盘及显示、时钟、无线通信等电路。其中，MSP430F149单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，具体功能如下：多路采集电路接受水位、雨量等传感器各种环境参数，并通过数据调理以及A／D转换后送MSP430微处理器。接收到数据后，微处理器对采集到的数据进行处理，并存储。数据可以通过显示模块进行显示并可以通过键盘查看系统的工作状态，另外，微处理器通过控制无线MODEM和中心站进行远程通信，将采集数据传输到监控中心翻。该系统低功耗，性价比高，集成性强，适合所有标准输出的变送器以及桥式传感器差分mV级电压信号，标准串行RS232／RS485数字接口，完全隔离型电流、电压输出。

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