水位遥测系统的研制.pdf

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1、第32卷第4期人民黄河Vo1．32．No．42010年4月YELLOWRIVERApr．，2010【水文·泥沙】水位遥测系统的研制靳孝峰，张艳(焦作大学，河南焦作454003)摘要：为满足网络时代对防汛的要求，开发了以GSM网络为平台、以单片机控制技术和无线网络技术为核心的水位遥测系统，经智能信息采集、处理至用户服务终端，实现了水位信息共享。试运行情况表明：该系统精度达到了设计要求，安装维护费用低廉。关键词：数据采集；全球移动通信系统；单片机；水位遥测中图分类号：TP274文献标识码：Bdoi：10．3969／j．issn

2、．1000—1379．2010．04．011黄河水位观测是防汛工作的重要内容，人工观测或传统的到采集终端的短消息后，得到水位高程及其他相关信息并存放自记水位观测措施已不能满足网络时代的防汛要求。笔者开到数据库中，以供查询和分析研究。当用户需要时，只需启动发了以GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)网络为收发模块，便可将水位信息及数据库中的相关信息发送到手机平台、以单片机控制技术和无线网络技术为核心的水位遥测系上或电脑中。统，经智能信息采集、信息处理至用户服务终端，实现了防汛信息的共

3、享。2智能信息采集终端的设计系统总体结构及工作过程2．1硬件智能信息采集终端硬件由AT89S51单片机、GSM通信模系统主要由智能信息采集终端、信息综合服务器和用户终块、复位及看门狗电路、时钟电路、采样传感器、A／D转换器、电端3部分构成，见图1。智能信息采集终端由单片机、GSM模源等组成，完成环境数据的采集、处理和传输。系统采用块、检测、控制4部分组成，主要承担水位信息的采集任务，并AT89S51作为控制主芯片，AT89S51为Atmel公司推出的与将采集的信息通过GSM模块发送至信息综合服务器；信息综MCS一51单片机

4、相兼容的AT89系列单片机，AT89S51单片机合服务器主要由管理控制、数据接收和发送、终端处理3个模拥有128B的RAM，4KB可串行在线编程ISP(In—systempro—块组成，实现对数据的接收、存储、显示等；用户终端为用户提grammable)、可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器和看供水位的共享界面，计算机终端和GSM手机用户终端两种。门狗电路。由于系统处理的是短消息字符串，片内128B的计算机终端用户安装上编制的应用程序后，可通过Internet查RAM远远不够用来处理大量的字符串数据，因此在片外连

5、接阅信息综合服务器中的详细水位资料；手机用户经授权后，可了一块静态存储器6264，它拥有8KB容量，可以满足系统的要定时通过手机获得水位信息。求。GSM模块采用西门子TC35，TC35是西门子公司新一代无线通信GSM模块，设计小巧、功耗很低，主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口6部分组成。微处理器监控芯片采用ADM692；时钟芯片采用S一3530，时钟芯片每5min输出一个中断信号，请求CPU进行数据采样和转换。数据采集终端安装及硬件框架见图2。2．2软件为提高水位采样

6、信号的真实度，该系统利用程序对外部干扰进行数字滤波。测量水位时波浪的冲击可能引起采样信号图I系统总体结构产生瞬时、幅值较大的脉冲干扰，这种干扰一旦出现在采样时系统工作过程：现场水位数据经过传感器、变送器等转变收稿日期：2009—07-01成标准信号，再通过A／D转换变为数字信号，采集的数据通过作者简介：靳孝峰(1965一)，男，河南商丘人，副教授，研究方向为电子技术单片机的主控程序和发送数据子程序由GSM调制解调器应用。(TC35模块)以短消息方式发送出去。当信息综合服务器接收E-mail：jxfeng369@163．co

7、rn·23·人民黄河2010年第4期段，就会影响系统的正常工作，因此数据采集分机须对采样信3．1硬件号进行滤波。智能信息采集终端采用中值滤波法，即每5rain监控中心服务器主要包括GSM短信模块和接口控制模对水位信息连续采样5次，然后将采样值从小到大排队，再取块：GSM短信模块与监控终端的GSM短信模块完全相同；接口中问值为真实信号。在软件设计时，为防止干扰，系统软件中控制模块通过RS232接口实现与计算机的通信，由计算机对监安排了“冗余指令”和“软件陷阱”，同时还考虑到万一程序“弹测数据实现接收、存储、显示等一。”，应能

8、让其自动复位到正常状态而设置了“看门狗”。数据3．2软件采集分机软件包括主程序和数据传送子程序0。图3左侧监控中心计算机控制整个系统短信的接收和发送，自动把为智能数据采集终端主程序流程，右侧为数据传送子程序各监控点的上传数据存入水位数据库中，并在监控点设备发生流程故障时发出短信报警，提醒工作人员进行处理