基于GPRS的水文信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　0 引言

　　水文信息是衡量水資源的重要指標(biāo)，其中地下水位的變化與地下水的開采量和地面沉降有著密切的關(guān)系，對(duì)控制地面沉降具有重要的意義。傳統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)主要依靠人工、半人工的監(jiān)測(cè)手段，造成了工作量大、效率低、數(shù)據(jù)處理繁雜易錯(cuò)、信息傳輸時(shí)效性差等問題，既不適應(yīng)信息化的發(fā)展，又不能滿足現(xiàn)代化管理的需要。而且勞動(dòng)強(qiáng)度也很大，測(cè)量精度無法保障，尤其是監(jiān)測(cè)一些地理位置比較偏遠(yuǎn)或分散的監(jiān)測(cè)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(xiàn)水文信息的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程管理，合理利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、高精度的測(cè)量?jī)x器、公眾通信平臺(tái)等工具，對(duì)實(shí)現(xiàn)水文信息的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)同步動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)有重要意義。

　　隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)信息化進(jìn)程不斷推進(jìn)，各行各業(yè)對(duì)信息化要求也越來越高，在對(duì)信息化的認(rèn)識(shí)上，從先前單純的數(shù)字化提升到數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化、無線化相統(tǒng)一的高度。相對(duì)于目前信息化的要求，原有的有線系統(tǒng)雖然基本完成了數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化，但其布線復(fù)雜、維護(hù)成本高使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不能大范圍地普及推廣，這對(duì)信息化的深入和發(fā)展造成了很大的限制。因此，信息化對(duì)無線數(shù)據(jù)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(xiàng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使許多智能設(shè)備、儀表實(shí)現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。GPRS即通用系統(tǒng)無線業(yè)務(wù)可靠性高，且收費(fèi)相對(duì)低廉。此外基于GPRS 的系統(tǒng)，可以有效簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的地面設(shè)施。

　　所以利用GPRS 作為通信媒介是實(shí)現(xiàn)水文信息動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)有效途徑。

　　實(shí)現(xiàn)對(duì)水文信息的大面積自動(dòng)監(jiān)測(cè)需解決兩個(gè)問題：

　?。?）如何在惡劣環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)得水位信息；

　?。?）找到一種既能應(yīng)用于人煙稀少的偏僻地區(qū)，又能在人口密集、建筑條件復(fù)雜的城市進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)通信，且耗資少，便于推廣并進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理的數(shù)據(jù)通信手段。

　　基于GPRS 網(wǎng)絡(luò)水文信息無線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，可大大提高地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的水平和質(zhì)量，為科學(xué)、合理開發(fā)利用水資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過系統(tǒng)的應(yīng)用，為城市可持續(xù)發(fā)展和減災(zāi)防災(zāi)工作提供了必要的決策支持和多元化服務(wù)。

　　1 系統(tǒng)方案的總體結(jié)構(gòu)及工作過程

　　該系統(tǒng)利用GPRS通信方式，以基于嵌入式概念的單片機(jī)控制技術(shù)和GPRS無線模塊的通信為核心，經(jīng)數(shù)據(jù)采集、處理，傳至監(jiān)測(cè)中心用戶終端，實(shí)現(xiàn)水位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)分為智能信息采集終端、信息綜合服務(wù)器和用戶終端三個(gè)部分。

　　方案的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　圖1中的智能信息采集終端由單片機(jī)、GPRS無線模塊、傳感器、變送器等部分組成，主要負(fù)責(zé)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(shù)據(jù)接收和發(fā)送、控制管理、終端處理三個(gè)模塊，用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、處理、存儲(chǔ)和顯示；用戶終端包括計(jì)算機(jī)用戶終端和GPRS手機(jī)用戶終端兩種。使用計(jì)算機(jī)終端的用戶需在計(jì)算機(jī)上安裝終端應(yīng)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(xì)水位資料；手機(jī)用戶在獲得授權(quán)后，可通過手機(jī)得到實(shí)時(shí)的水文信息。

　　系統(tǒng)的工作過程如下：信息采集終端采集現(xiàn)場(chǎng)水位數(shù)據(jù)，利用傳感器和變送器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，通過單片機(jī)的主控程序和發(fā)送數(shù)據(jù)子程序?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)經(jīng)GPRS 調(diào)制解調(diào)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的由數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫方便用戶查閱。一旦用戶有需要，便可啟動(dòng)收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)庫中水位信息及相關(guān)信息將會(huì)發(fā)送到用戶終端。

　　系統(tǒng)的基本功能如下：

　　（1）定時(shí)自動(dòng)采集水位數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；

　?。?）人工錄入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)的編輯與修改；

　?。?）對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并制表繪圖；

　?。?）利用計(jì)算機(jī)及專用軟件，通過GPRS 系統(tǒng)提供的手機(jī)短信功能對(duì)觀測(cè)子站直接進(jìn)行設(shè)置、調(diào)試和監(jiān)測(cè)；

　?。?）能進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。

　　2 智能信息采集終端的設(shè)計(jì)

　　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(jiān)測(cè)儀等構(gòu)成，如圖2所示。