自动水文监测专业系统设计文献综述

自动水文监测系统设计文件综述1.水文监测研究意义特定自然地理条件，决定了中国是一个水早灾难频繁国家，防灾减灾成为保障国家经济建设和人民生命财产安全和社会稳定一项关键工作。水文工作是水利基础工作，社会对水文需求越来越迫切，水文作为国民经济和社会发展基础性、前期性工作任务越来越艰巨和繁重。水文现代化是一个地域在一定历史时期内为满足国民经济建设、社会进步和水利发展需求，使水文信息采集、传输、处理、应用、信息服务和管理等方面含有优异实用科技水平[1]。水文现代化建设是以推进水文适应经济社会发展需求为目标动态发展过程，含有强烈时代特征，反应了时代科技发展水平和经济社会发展需求。水文现代化不仅是物质基础现代化，技术手段现代化，更是思维方法，思想方法现代化。水文现代化建设是水利信息化基础。其中信息传输是水利信息化关键基础工作之一。2.中国外发展现实状况现在中国水文监控系统建设中，数据采集和检测技术水平不停提升，数据传输却存在较大问题，如传统拨号和专线固定网络接入方法严重地限制了个人甚至企业活动自由和范围，不能满足自动测报要求；伴随中国经济社会发展，对水文信息不停提出新要求，水文观察项目和内容不停增加，对观察手段和方法和水文监测监控技术研发和应用提出了越来越高要求；现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术快速发展，也促进了水文监控技术自动化发展[2]。3.自动水文监测技术分析3.1水文信息采集伴随电子计算机信息技术不停发展和完善，采取单片机实现数据采集系统应用越来越多。采取单片机实现数据采集系统含有自动化和无人值守等特点，使得它们在很多应用场所得到了广泛应用。MSP430F149单片机数据采集系统含有一定通用性，它经过片内A/D转换通道和外部采集传感器进行连接，采集系统采集得到数据后经过UART串口将数据送到上位机上进行处理，从而降低系统负担，增加系统处理灵活性，而且也能够避免采集系统海量存放器[3]。该系统充足表现了智能化、低功耗、高精度发展趋势。关键在于传感器设计及智能化、低功耗硬件电路设计上[4]。依靠MSP430F149强大功效，相对其它无线数据传输系统，大大减小了硬件体积，提升了系统可靠性．采取MSP430F149实现数据采集系统，和传统采集系统相比含有设计简单、运行可靠等特点。它经过片内A/D转换通道和外部采集传感器进行连接，因为外部和传感器进行连接，取得是标准电流信号，这么使采集系统含有很大通用性，只要接不一样传感器就能够采集不一样数据源数据，做到系统和数据源无关性。因为MSP430F149含有很多I/O资源，所以采集系统也能够采集很多数字开关量。采集系统采集得到数据后，经过UART串口将数据送到上位机上去，能够将数据交给上位机进行处理，从而降低采集系统负担，而且也能够避免采集系统海量存放器[5]。MSP430F149把测量数据存放在AT24LV64中，同时利用GSM网络，用SMS或GPRS方法把测量数据发送到监控中心，经过监控中心能够把数据发送到手机或电子邮箱[6]。3.2水文中心水利管理部门和决议者需要对管理对象进行全方面而正确了解，这就需要对监控现场信息进行快速传输和管理。现在中国水文监控系统建设中，数据采集和检测技术水平不停提升，数据传输却存在较大问题，如传统拨号和专线固定网络接入方法严重地限制了个人甚至企业活动自由和范围，不能满足自动测报要求。伴随水利工程管理自动化、现代化、信息化及智能化发展，江河流域及水库水情实时测报系统研究和建设也不停深入，为流域防洪安全和水资源优化配置提供了坚实保障。通信网络平台是水情自动测报信息传输基础，通讯平台选择优劣直接影响水情信息是否能立即、正确地传送至中心[3]。移动通信和Internet技术发展正给社会带来深刻改变，而GPRS无线数据传输技术成熟使它在很多行业中得以应用，这也为测控系统数据传输提供了一个新手段[2]。自动水文站是由电子设备或计算机控制自动进行水文观察和资料搜集传输水文站。从数据传输方法上,通常有两种形式：经过有线网络发送信息水文站和经过GPRS无线方法直接发送信息水文站。将多个水文站数据信息利用有线或无线方法连接至数据中心处理系统就组成了自动水文监测网络，通常它采集到数据是多要素水文信息[4]。在水文监测系统中，常常需要对众多水位点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心后端服务器进行处理。因为监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣地域，经过电话线传送数据往往事倍功半。经过GPRS无线网络进行数据传输，成为水文部门选择通信手段之一。污染源监测设备可将采集到污染数据和告警信息经过GPRS网络立即发送到水文监测部门，实现对排污单位或个人立即管理，能够大大提升水文部门工作效率[7]。GPRS是在全球移动通讯系统GSM(GlobalSys—temforMobileCommunication)网络基础上经过增加分组域升级实现。它能提供通用无线分组数据服务和传统GSM服务。充足利用共享无线信道，采取IPOverPPP实现数据终端高速、远程接入。GPRS含有以下4个特点[9]：(1)计费合理，使用方便。在GPRS网中，用户只需和网络建立1次连接，就可长时间地保持这种连接并只在传输数据时才占用信道并被计费。GPRS依据通信数据量和提供服务质量进行计费。(2)传输速率高。GPRS提供最高可达171kbit／s数据传输速率。(3)网络接入速度快，提供了和现有数据网无缝连接。因为GPRS网是一个分组数据网，支持TCP／IP，X．25协议，无需经过PSTN等网络转接，可直接和分组数据网互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。(4)GPRS在远程突发性数据实时传输中含有显著优势，尤其适合于频发少许数据实时传输。所以GPRS业务在一些行业上有特殊应用，如遥测、遥感、遥控等。无线数据采集系统由数据采集子系统、监控子系统、无线通信子系统等部分组成[2]。数据采集子系统关键完成对现场信号采集、存放、接收遥控指令并发送数据等．它经过单片机对测控仪器检测对象进行数据采集，经过A／D转换并处理后，发送给无线通信子系统，以完成实时监测。监控子系统关键工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理等．监控中心接收到数据采集子系统发送数据后，由监控计算机进行存放等处理。自动水文监测网络无线数据传输部分采取中心点对多点方法，自动水文采集设备有多个，它们用各自GPRS数据终端将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线GPRS网络，由移动服务商转接到Internet，最终经过多种网关和路由抵达统一数据处理中心工作站。需要指出是GPRS终端向数据业务中心发送数据是间断性，能够依据需要调整发送数据间隔时间，这在一定程度上也降低了无线信息传输费用。在整个无线网络设计过程中首先要处理问题是，怎样进行水文信息采集单元和GPRS终端连接，怎样依据具体无线网络情况合理设置，怎样进行数据打包发送并在数据中心工作站实现接收[9]。4.总结GPRS系统是以移动公网作为传输媒介，其传输质量可靠，只要数据采集部分正确、立即，以GPRS系统作为传输手段组成水情信息自动测报系统含有很好发展前景。本文叙述基于GPRS网络无线水情自动测报系统以国家公众移动网GPRS业务为传输手段，大大降低了系统建网成本，它含有可靠性高、网络覆盖范围广、布点方便、扩容简单、组网快速、维护费用低廉等优点[2]。5.参考文件郭泽辰.基于GPRS远程自动水文监测网络[J].电力系统通信.08期.林敏甘露蔡淮.水文自动监测系统[A].中国自动化学会、中国仪器仪表学会西南三省一市自动化和仪器仪表学术年会论文集[C].[3]宋超，李欣，董静薇.基于TC35i和MSP430F149无线数据采集系统[J].哈尔滨理工大学学报.02期.[4]马福昌，冯道训，张英梅，张建国.ZigBee和GPRS技术在水文监测系统中应用研究[J].水利水文自动化.01期[5]高国安.采取MSP430F149数据采集系统设计[J].微计算机信息.11期[6]张建云，章树安．全方面了解，稳步推进水文现代化建设[J]．水文.26期[7]XavierLagrange．GSM网络和GPRS[M]．北京：电子工业出版社，．[8]YuenS.T.S.WangQ.J.StylesJ.R.McMahonT.A.(1997),UsingNeutronprobetechniqueforMoistureMonitoringinLandfills,theSixthInternationalLandfillSymposium,Sardinia'97,Italy,October1997,Vol.4,P.315-324.[9]Yuen,S.T.S.(1999).BioreactorLandfillsPromotedByLeachateRecirculation-AFull-ScaleStudy.ThesisSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophy,DepartmentofCivilandEnviro