阿爾泰使用GPRS模塊實現(xiàn)水文水資源監(jiān)測控制系統(tǒng)的功能
前言
我國山川湖泊眾多，各地水文，水資源利用工程的監(jiān)測控制具有重要意義。水資源監(jiān)測內(nèi)容包括：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸發(fā)、泥沙、冰凌、墑情、水質(zhì)，水資源的控制如閥門，電箱等等，內(nèi)容根據(jù)實際情況可增可減。系統(tǒng)采用無線通訊方式實時傳送各地的監(jiān)測數(shù)據(jù)到上級數(shù)據(jù)中心，形成統(tǒng)一集中的監(jiān)測管理系統(tǒng)，可以大大提高監(jiān)測工作效率。以某地水資源監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用作個介紹。
功能以及特點
（1）系統(tǒng)總述：
水資源監(jiān)測由監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測站點、測量設(shè)備四部分組成。
◆ 監(jiān)測中心：由服務(wù)器、公網(wǎng)專線（或移動專線）、水文監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成。
◆ 通信網(wǎng)絡(luò)：GPRS/短消息/移動專線。
◆ 監(jiān)測站點：水文監(jiān)測終端。
◆ 測量設(shè)備：雨量傳感器、水位計、工業(yè)照相機或其它儀表變送器。
（2）測量設(shè)備
測量設(shè)備主要有雨量傳感器、水位計、工業(yè)照相機、水溫、水泵或閥門運行狀態(tài)、設(shè)備供電狀態(tài)和箱門開關(guān)狀態(tài)或其它儀表變送器。可能涉及到視頻圖象，靜態(tài)圖片，實時傳感器數(shù)據(jù)等，因為各個監(jiān)測點的設(shè)置可能根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r的不同而采集傳送的數(shù)據(jù)就可能有所不同。對于實時傳感器數(shù)據(jù)可能是數(shù)字信號，開關(guān)信號，模擬信號，有的會加上信號調(diào)理，開關(guān)信號和數(shù)字信號要轉(zhuǎn)換為TTL的電平，模擬信號要轉(zhuǎn)換為標(biāo)準的電平。
（3）監(jiān)測站點。
Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。
監(jiān)測站點以工業(yè)控制主機，周圍圍繞大量的水文傳感器，傳感器通過Zigbee終端數(shù)據(jù)采集模塊連接到主機Zigbee服務(wù)器模塊。Zigbee終端數(shù)據(jù)采集模塊采用阿爾泰的ZIGBEE1081，支持16路模擬量輸入，16路干接點輸入，16路繼電器輸出；66MHZ主頻的32位RISC處理器、2MB NOrFlash、512KB SRAM，支持CF卡，存儲、轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)方便快捷，支持zigbee數(shù)據(jù)傳輸方式，工作溫度范圍工作溫度：-40℃-+80℃，所以對野外惡劣條件下都不存在問題。主機掛Zigbee服務(wù)器組網(wǎng)模塊ZIGBEE1080，可以組成星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)、鏈型網(wǎng)、Mesh網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)狀網(wǎng)）。工程采用了星型網(wǎng)，以主機為中心，周圍的各種數(shù)據(jù)采集終端主動連接到這個主機服務(wù)器模塊ZIGBEE1080上，從而將大量數(shù)據(jù)源源不斷的送到主機處理和一定分析，儲存。經(jīng)過主機處理分析后，經(jīng)阿爾泰的GPRS模塊A-GPRS1090I無線聯(lián)網(wǎng)到上級監(jiān)測中心服務(wù)器，將數(shù)據(jù)上報給監(jiān)測中心。同時主機也不停的偵聽監(jiān)測中心送來的控制命令，實施一定的動作操作，包括關(guān)閉閥門，接通開關(guān)，監(jiān)測各個通道傳感器的狀態(tài)，對特定傳感器進行采集等。Zigbee傳感器終端與Zigbee服務(wù)器的傳輸距離：普通型－ 室內(nèi)：<30m，室外：<100 m；增強型 － 室內(nèi)：<100m，室外：<1000 m (ZIGBEE1080A+)。所以，具有很大的優(yōu)勢。此次，傳感器送來的數(shù)據(jù)有瞬時流量、累計流量、剩余水量、供電狀態(tài)、蓄電池電壓、水位狀況、水質(zhì)狀況、水泵狀態(tài)、時間等，通過主機的處理和計算，形成了一個完整的協(xié)議表格，協(xié)議表格由監(jiān)測站運用表格規(guī)范制定，最后通過A-GPRS1090I無線聯(lián)入以太網(wǎng)傳送給監(jiān)測中心。A-GPRS1090I工業(yè)級，支持雙頻GSM/GPRS，模塊內(nèi)嵌完整的TCP/IP協(xié)議棧，提供RS-232/485接口，數(shù)據(jù)終端支持永遠在線、空閑下線、空閑掉電三種工作方式，支持短信和打電話喚醒功能。
（4）監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)度中心
阿爾泰的GPRS模塊A-GPRS1090I無線聯(lián)網(wǎng)到上級監(jiān)測中心服務(wù)器，將實時動態(tài)數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)測中心屏幕以及保存到數(shù)據(jù)庫里。中心公網(wǎng)固定IP或采用動態(tài)域名，監(jiān)測站點主動向中心發(fā)起連接，新增監(jiān)測點數(shù)量沒有限制，新增監(jiān)測點監(jiān)測內(nèi)容自動完成定義，無需數(shù)據(jù)中心干預(yù)。 數(shù)據(jù)中心可以對各地的監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行手動巡檢，定時巡檢，隨機抽查，分組巡查。
遙控功能可以對各地監(jiān)測點某個監(jiān)測數(shù)據(jù)通道進行開關(guān)操作，可以遠程設(shè)置各路數(shù)據(jù)通道上下限值，通訊參數(shù)，時間校正，定時操作等。
對測試到的數(shù)據(jù)進行圖形，數(shù)據(jù)功能的顯示和儲存，以及報表打印，歷史數(shù)據(jù)的顯示。
結(jié)論
過去的水文監(jiān)測實時性差，各地難以統(tǒng)一管理和監(jiān)測，采用了專業(yè)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測管理系統(tǒng)，對基層逐級數(shù)據(jù)上報傳的集中統(tǒng)一管理效率和結(jié)構(gòu)是一次飛躍，特別基站首次采用了先進的Zigbee技術(shù)，對具有自組織網(wǎng)技術(shù)的成功應(yīng)用是一個很好的案例。
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