阿爾泰使用GPRS模塊實(shí)現(xiàn)水文水資源監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的功能
前言
我國(guó)山川湖泊眾多，各地水文，水資源利用工程的監(jiān)測(cè)控制具有重要意義。水資源監(jiān)測(cè)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(mén)，電箱等等，內(nèi)容根據(jù)實(shí)際情況可增可減。系統(tǒng)采用無(wú)線通訊方式實(shí)時(shí)傳送各地的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到上級(jí)數(shù)據(jù)中心，形成統(tǒng)一集中的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，可以大大提高監(jiān)測(cè)工作效率。以某地水資源監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用作個(gè)介紹。
功能以及特點(diǎn)
（1）系統(tǒng)總述：
水資源監(jiān)測(cè)由監(jiān)測(cè)中心、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、測(cè)量設(shè)備四部分組成。
◆ 監(jiān)測(cè)中心：由服務(wù)器、公網(wǎng)專(zhuān)線（或移動(dòng)專(zhuān)線）、水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件組成。
◆ 通信網(wǎng)絡(luò)：GPRS/短消息/移動(dòng)專(zhuān)線。
◆ 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)：水文監(jiān)測(cè)終端。
◆ 測(cè)量設(shè)備：雨量傳感器、水位計(jì)、工業(yè)照相機(jī)或其它儀表變送器。
（2）測(cè)量設(shè)備
測(cè)量設(shè)備主要有雨量傳感器、水位計(jì)、工業(yè)照相機(jī)、水溫、水泵或閥門(mén)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備供電狀態(tài)和箱門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)或其它儀表變送器?？赡苌婕暗揭曨l圖象，靜態(tài)圖片，實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)等，因?yàn)楦鱾€(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(duì)于實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)可能是數(shù)字信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)，模擬信號(hào)，有的會(huì)加上信號(hào)調(diào)理，開(kāi)關(guān)信號(hào)和數(shù)字信號(hào)要轉(zhuǎn)換為T(mén)TL的電平，模擬信號(hào)要轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電平。
（3）監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。
Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)，其特點(diǎn)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(cè)站點(diǎn)以工業(yè)控制主機(jī)，周?chē)鷩@大量的水文傳感器，傳感器通過(guò)Zigbee終端數(shù)據(jù)采集模塊連接到主機(jī)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(diǎn)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(chǔ)、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(duì)野外惡劣條件下都不存在問(wèn)題。主機(jī)掛Zigbee服務(wù)器組網(wǎng)模塊ZIGBEE1080，可以組成星型網(wǎng)、樹(shù)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(jī)為中心，周?chē)母鞣N數(shù)據(jù)采集終端主動(dòng)連接到這個(gè)主機(jī)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(jī)處理和一定分析，儲(chǔ)存。經(jīng)過(guò)主機(jī)處理分析后，經(jīng)阿爾泰的GPRS模塊A-GPRS1090I無(wú)線聯(lián)網(wǎng)到上級(jí)監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器，將數(shù)據(jù)上報(bào)給監(jiān)測(cè)中心。同時(shí)主機(jī)也不停的偵聽(tīng)監(jiān)測(cè)中心送來(lái)的控制命令，實(shí)施一定的動(dòng)作操作，包括關(guān)閉閥門(mén)，接通開(kāi)關(guān)，監(jiān)測(cè)各個(gè)通道傳感器的狀態(tài)，對(duì)特定傳感器進(jìn)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(qiáng)型 － 室內(nèi)：<100m，室外：<1000 m (ZIGBEE1080A+)。所以，具有很大的優(yōu)勢(shì)。此次，傳感器送來(lái)的數(shù)據(jù)有瞬時(shí)流量、累計(jì)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(shí)間等，通過(guò)主機(jī)的處理和計(jì)算，形成了一個(gè)完整的協(xié)議表格，協(xié)議表格由監(jiān)測(cè)站運(yùn)用表格規(guī)范制定，最后通過(guò)A-GPRS1090I無(wú)線聯(lián)入以太網(wǎng)傳送給監(jiān)測(cè)中心。A-GPRS1090I工業(yè)級(jí)，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(yuǎn)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(cè)數(shù)據(jù)調(diào)度中心
阿爾泰的GPRS模塊A-GPRS1090I無(wú)線聯(lián)網(wǎng)到上級(jí)監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器，將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)測(cè)中心屏幕以及保存到數(shù)據(jù)庫(kù)里。中心公網(wǎng)固定IP或采用動(dòng)態(tài)域名，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)主動(dòng)向中心發(fā)起連接，新增監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量沒(méi)有限制，新增監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容自動(dòng)完成定義，無(wú)需數(shù)據(jù)中心干預(yù)。 數(shù)據(jù)中心可以對(duì)各地的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)巡檢，定時(shí)巡檢，隨機(jī)抽查，分組巡查。
遙控功能可以對(duì)各地監(jiān)測(cè)點(diǎn)某個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通道進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，可以遠(yuǎn)程設(shè)置各路數(shù)據(jù)通道上下限值，通訊參數(shù)，時(shí)間校正，定時(shí)操作等。
對(duì)測(cè)試到的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形，數(shù)據(jù)功能的顯示和儲(chǔ)存，以及報(bào)表打印，歷史數(shù)據(jù)的顯示。
結(jié)論
過(guò)去的水文監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性差，各地難以統(tǒng)一管理和監(jiān)測(cè)，采用了專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，對(duì)基層逐級(jí)數(shù)據(jù)上報(bào)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(jìn)的Zigbee技術(shù)，對(duì)具有自組織網(wǎng)技術(shù)的成功應(yīng)用是一個(gè)很好的案例。
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