基于GPRS的水文信息遠程監測系統的設計方案

　　0 引言

　　水文信息是衡量水資源的重要指標，其中地下水位的變化與地下水的開(kāi)采量和地面沉降有著(zhù)密切的關(guān)系，對控制地面沉降具有重要的意義。傳統的水文監測主要依靠人工、半人工的監測手段，造成了工作量大、效率低、數據處理繁雜易錯、信息傳輸時(shí)效性差等問(wèn)題，既不適應信息化的發(fā)展，又不能滿(mǎn)足現代化管理的需要。而且勞動(dòng)強度也很大，測量精度無(wú)法保障，尤其是監測一些地理位置比較偏遠或分散的監測點(diǎn)，工作難度更大。

　　為了合理利用水資源，充分了解各個(gè)流域水資源的狀況，實(shí)現水文信息的自動(dòng)化監測及遠程管理，合理利用計算機技術(shù)、高精度的測量?jì)x器、公眾通信平臺等工具，對實(shí)現水文信息的遠程實(shí)時(shí)同步動(dòng)態(tài)監測有重要意義。

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，我國信息化進(jìn)程不斷推進(jìn)，各行各業(yè)對信息化要求也越來(lái)越高，在對信息化的認識上，從先前單純的數字化提升到數字化與網(wǎng)絡(luò )化、無(wú)線(xiàn)化相統一的高度。相對于目前信息化的要求，原有的有線(xiàn)系統雖然基本完成了數字化與網(wǎng)絡(luò )化，但其布線(xiàn)復雜、維護成本高使得網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)不能大范圍地普及推廣，這對信息化的深入和發(fā)展造成了很大的限制。因此，信息化對無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)的需求不斷增大。如今移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣，它所提供的各項數據業(yè)務(wù)使許多智能設備、儀表實(shí)現了無(wú)線(xiàn)數據的遠程傳輸。GPRS即通用系統無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)可靠性高，且收費相對低廉。此外基于GPRS 的系統，可以有效簡(jiǎn)化監測系統的地面設施。

　　所以利用GPRS 作為通信媒介是實(shí)現水文信息動(dòng)態(tài)監測系統的一個(gè)有效途徑。

　　實(shí)現對水文信息的大面積自動(dòng)監測需解決兩個(gè)問(wèn)題：

　?。?）如何在惡劣環(huán)境下準確測得水位信息；

　?。?）找到一種既能應用于人煙稀少的偏僻地區，又能在人口密集、建筑條件復雜的城市進(jìn)行數據遠程、實(shí)時(shí)通信，且耗資少，便于推廣并進(jìn)行計算機網(wǎng)絡(luò )化管理的數據通信手段。

　　基于GPRS 網(wǎng)絡(luò )水文信息無(wú)線(xiàn)遠程監測系統的設計方案可實(shí)現自動(dòng)化監測，可大大提高地下水動(dòng)態(tài)監測的水平和質(zhì)量，為科學(xué)、合理開(kāi)發(fā)利用水資源，保護生態(tài)環(huán)境奠定扎實(shí)的基礎。通過(guò)系統的應用，為城市可持續發(fā)展和減災防災工作提供了必要的決策支持和多元化服務(wù)。

　　1 系統方案的總體結構及工作過(guò)程

　　該系統利用GPRS通信方式，以基于嵌入式概念的單片機控制技術(shù)和GPRS無(wú)線(xiàn)模塊的通信為核心，經(jīng)數據采集、處理，傳至監測中心用戶(hù)終端，實(shí)現水位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測。系統分為智能信息采集終端、信息綜合服務(wù)器和用戶(hù)終端三個(gè)部分。

　　方案的總體結構框圖如圖1所示。

　　圖1中的智能信息采集終端由單片機、GPRS無(wú)線(xiàn)模塊、傳感器、變送器等部分組成，主要負責采集水位信息，并將其發(fā)送至信息綜合服務(wù)器；信息綜合服務(wù)器主要分為數據接收和發(fā)送、控制管理、終端處理三個(gè)模塊，用來(lái)對數據進(jìn)行接收、處理、存儲和顯示；用戶(hù)終端包括計算機用戶(hù)終端和GPRS手機用戶(hù)終端兩種。使用計算機終端的用戶(hù)需在計算機上安裝終端應用程序，然后可上網(wǎng)查閱存放在信息綜合服務(wù)器中的詳細水位資料；手機用戶(hù)在獲得授權后，可通過(guò)手機得到實(shí)時(shí)的水文信息。

　　系統的工作過(guò)程如下：信息采集終端采集現場(chǎng)水位數據，利用傳感器和變送器將數據轉換成標準信號，再經(jīng)由模數轉換器（A/D）轉成數字信號，通過(guò)單片機的主控程序和發(fā)送數據子程序將采集到的數據經(jīng)GPRS 調制解調器（GPRS Modem）以短消息的方式發(fā)送出去。信息綜合服務(wù)器接收到采集終端傳來(lái)的由數據編碼的短消息后，處理得到水位高程及相關(guān)信息，并將其存入數據庫方便用戶(hù)查閱。一旦用戶(hù)有需要，便可啟動(dòng)收發(fā)模塊，數據庫中水位信息及相關(guān)信息將會(huì )發(fā)送到用戶(hù)終端。

　　系統的基本功能如下：

　?。?）定時(shí)自動(dòng)采集水位數據并存儲；

　?。?）人工錄入基礎數據及相關(guān)數據的編輯與修改；

　?。?）對所采集數據進(jìn)行統計分析并制表繪圖；

　?。?）利用計算機及專(zhuān)用軟件，通過(guò)GPRS 系統提供的手機短信功能對觀(guān)測子站直接進(jìn)行設置、調試和監測；

　?。?）能進(jìn)行數據遠程傳輸。

　　2 智能信息采集終端的設計

　　2.1 智能信息采集終端硬件

　　智能信息采集終端硬件主要由液位變送器、溫度變送器、連接電纜和水文信息智能監測儀等構成，如圖2所示。