基于GPRS技术的水环境监测系统设计.docxVIP

基于GPRS技术的水环境监测系统设计?近年来，随着经济的发展，环境污染日益严重，如何及时有效地掌握污染情况以便采取相应措施已成为摆在人们面前的一个突出问题。环境监测点一般分布较广、环境差，因此，采用有线或人工进行监控花费成本较高，越来越不能满足实际的要求，而采用基于GPRS的无线数据交换，无论在成本、还是在可靠性方面都非常适合。并已成为工业现场自动控制系统的发展方向之一。水情监测系统是一种采集监测区域内雨量、水位等水情信息的实时数据采集系统.?这种方法将监测区域内的水情信息以实时传输的方式传递至信息处理中心,?便于相关部门及时进行水文预报、测报,?从而减少水害损失,?提高水资源的利用率,?产生较大的社会效益和经济效益.?GPRS(?General?Packet?Radio?Service)?即通用分组无线业务是一种基于GSM?网络的,?在理论上,GPRS?数据包通讯服务的花费比电路交换服务所花的费用要少,其通信信道是共享的,?仅在需要的时候才有数据包传输产生,?因此比使用专用的连接要节省很多资源.?一般可用于实时性高、数据量较大的远程数据传输,?具有可靠性高和成本低等优势?1?系统的组成及主要功能系统由三部分组成,?即遥测站、GPRS?模块与信息处理中心.?遥测站完成河网和水库水位、雨量等信息的采集;?信息处理中心实时接收各个遥测站的水情信息,及时进行存储和处理,?并依据历史水情参数和实时水情信息进行分析,?及时进行水资源调度,?减少经济损失.?水情监测系统组成结构见图1.图2?是基于GPRS?技术的水情监测调度系统模型图,?它是一个主要以通讯网络为纽带的三层数据传输系统:?第1?层为现场数据采集层,?主要包括视频监视设备、数据传感器、数据采集单元等,?以及DTU?等通信设备.?第2?层为各监测分中心管理层,?主要包括各个管理处、水利站、各处监测分中心.?第3?层为水利局总监测调度层,?包括水利局水情监测调度中心、GPRS?数据处理终端、防汛信息处理终端.?水情监测系统的遥测站一般安装在野外用来监测和采集当地的雨量水位等水情信息,?遥测站具有远程数据发送功能,?定时向信息处理中心发送水情信息数据[?2]?.?由于水情遥测站地理位置分散,?信息采集功?能要求稳定,?安全性要求较高.?以前大部分采取人工采集、电话报数等方法,?收集信息数量少、处理慢、传递不及时,?难以保证汛期水情信息的实时性和优化调度.?遇上暴雨、台风等突发性天气,?反应迟钝,?可能造成不可弥补的损失.GPRS?模块通过中国移动GPRS?无线数据传输网络及时传递各个遥测站的水情信息,?为水情分析和决策提供充分的科学依据.?由于汛期水雨情变化比较大,?因此对数据传输的可靠性和实时性有较高要求.?同时GPRS?系统为无线通信,?系统具有较好的可扩展性.为了实现水情数据及时可靠的传输,?采用GPRS技术,?通过公共的GPRS?移动通信网络实现遥测站和信息处理中心之间的数据传输,?大大提高了数据传输的准确性和实时性,?显著降低人力成本,?有利于汛期的水资源优化调度[?3]?.2?系统功能的实现?总的来说,?该系统就是一个从现场实时数据采集到数据逐层向上传输、上级的控制命令向下传输的过程.?各监测站的实时数据发送给信息处理中心的同时,也接受信息处理中心发来的指令.?水利局信息处理中心也可在Internet?上发布相关信息,?各监测分中心通过网络对所属监测站的相关数据信息进行接受和处理.遥测站将各项水情数据实时采集后通过GPRS?模块将数据发送到中国移动GPRS?网络中.?移动GPRS?网络将各个遥测站的采集数据传送到指定的信息处理中心上进行数据处理,?信息处理中心完成对遥测站的监视控制、水情警戒以及历史曲线显示等功能.?系统功能模块分为3?部分.?(?1)?数据采集模块由?遥测站完成水位、雨量等数据采集功能;?(?2)?信息传输模块由?GPRS?模块将遥测站采集到的水情信息发送到移动GPRS?网络中,?完成水情信息传输功能;?(?3)?存储分析模块由信息处理中心完成水情信息的存储、历史分析、趋势显示以及参数分析等功能.?2?.1?数据采集模块?数据采集模块组成结构见图3?.?在数据采集模块中,?传感器检测水位、雨量等水情信号,?这些信号转换为相应幅值的电信号;?经过传感器处理后的电信号通过输入保护电路,?除去其中的干扰信号,?由采集卡完成电信号的采集功能;?处理器接收到采集卡的电信号,?经过处理以后发送到GPRS?模块,?由GPRS?模块完成信息传输功能.2?.2?信息传输模块?信息传输模块是通过GPRS?移动网络将水情信息传送到公共移动网络,?由公共移动网络将数据传送到信息处理中心.GPRS?模块采用DTU(?数据传输单元模块)?,?以中国移动GPRS?网络为通信平台,?