基于GPRS的水文信息遠程監測系統的設計方案

　　方案設計采用防腐性投入式液位變送器和鉑電阻溫度變送器。變送器前端采用不銹鋼外殼用來(lái)防止觀(guān)測井內水中雜質(zhì)的干擾。連接電纜是指變送器與水文信息智能監測儀之間連接的電纜。由于液位測量時(shí)采用壓力比較形式，故連接電纜采用中心有通氣導管的專(zhuān)用電纜。水文信息智能監測儀以單片機為核心，配合模數轉換、時(shí)鐘芯片、數據存儲、數據顯示、后備電源等部分。

　　觀(guān)測子站工作原理如下：利用分散設置在觀(guān)測點(diǎn)的液位、溫度變送器將測量得到液位、溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號。系統采用4~20 mA電流信號傳輸方式將信號送入信息采集終端模數轉換部分將模擬信號轉成數字信號，以減少信號的衰減和接線(xiàn)的復雜性，再經(jīng)單片機將轉換后的數字信號進(jìn)行分析處理。數據存儲部分使用大容量存儲芯片存儲處理后的數據。

　　日歷時(shí)鐘具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘計數功能還能為監測儀提供準確的日期及時(shí)鐘信號。數據顯示部分現場(chǎng)顯示出實(shí)時(shí)監測數據。最后經(jīng)由數據通信模塊利用其內置的調制解調器，實(shí)現現場(chǎng)監測儀與各級水務(wù)部門(mén)中心監測站的計算機之間的數據交換。后備電源部分能在市電無(wú)法正常提供的時(shí)候保證監測儀的正常使用，且后備電源能與市電自動(dòng)切換。

　　2.2 智能信息采集終端軟件流程

　　濾波能將信號中特定波段頻率濾除，是抑制和防止干擾的一項重要措施，基于數字濾波具有精度高、可靠性強、可程控改變特性和便于集成等優(yōu)點(diǎn)考慮。本系統利用程序用數字濾波來(lái)提高水位采樣信號的真實(shí)度。

　　測量水位時(shí)，江河、湖泊和水庫等的波浪沖擊可能引起采樣信號產(chǎn)生瞬時(shí)、幅值較大的脈沖干擾，而一旦在采樣時(shí)刻出現這種干擾，系統就無(wú)法正常工作，所以對采樣數據進(jìn)行濾波十分必要。智能信息采集終端采用中值濾波法，即從采樣窗口取出奇數個(gè)數據進(jìn)行排序，用排序后的中值取代要處理的數據。系統軟件的程序中安排了“冗余指令”可在PC因干擾出錯，程序脫離正常軌道，出現“亂飛”時(shí)使程序迅速進(jìn)入正軌，還安排了“軟件陷阱”可在亂飛程序進(jìn)入非程序區或表格區無(wú)法用冗余指令使程序入軌時(shí)發(fā)揮作用。數據采集分機軟件包括主程序和數據傳送子程序。數據傳送子程序流程如圖3所示。

　　智能信息采集終端軟件，使用C++語(yǔ)言編寫(xiě)，利用面向對象程序設計的編程架構，以構件的形式搭建應用軟件的主要功能部件，以提高系統的可視性，也便于數據匯總和數據交換。利用Microsoft Access數據庫保存及處理數據，提高系統的可靠性和運行效率。

　　3 信息綜合服務(wù)器程序的設計

　　水文遠程監測網(wǎng)絡(luò )系統主要由中心監測站和現場(chǎng)觀(guān)測子站組成，分為兩級聯(lián)網(wǎng)。由三個(gè)環(huán)節構成：現場(chǎng)數據采集與存儲、遠程數據傳輸、數據分析與數據庫管理，如圖4所示。

　　水文信息遙測管理系統使用C++語(yǔ)言編寫(xiě)，完成了由上到下的模塊式總體設計。系統集合了水位信息的實(shí)時(shí)采集、預處理、數據存儲及管理功能，構成了一個(gè)一體化的綜合信息平臺。通過(guò)無(wú)線(xiàn)遠程傳輸技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取監測點(diǎn)的水資源信息，按照日、月、年，分不同時(shí)段將數據存入數據庫，并繪制曲線(xiàn)（見(jiàn)圖5）與直方圖對比分析數據，最終將結果顯示給用戶(hù)，并能依照用戶(hù)需求自動(dòng)生成報表。上位機軟件管理系統功能主要由信息綜合管理模塊、實(shí)時(shí)遠程監測模塊、水資源決策支持系統、輸出模塊及其他輔助功能組構成。