基于GPRS實現供水管網遠程自動監測系統
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在許多城市里，供水管網和水質監測站分布在城區的各個地點，過去主要采取人工抄表、電話報數、現場檢測、手動操作調試的原始調度方法。位于控制中心管理若干個地理位置比較集中的站點的管理人員很難及時了解現場的運行狀況，因此每個監測站點必須配備值站員對站內運行情況就地監測、記錄、調節，并定期向其所屬的控制中心報告當前的運行數據。由于供水管網地理位置分散，如要對這些指標逐一實時檢測，無疑會耗費大量的人力物力，給整個供水系統運行管理增加了相當大的難度。并且利用人工現場采集的方法收集信息數量少、處理慢、傳遞遲，調度處于低級階段，以保證不缺水和維持正常運行為主，談不上優化調度。遇上爆漏及其他事故，不能及時地診斷報警，影響供水管網系統的可靠運行。
本系統就是在傳統供水管網監測系統的基礎上，結合GPRS技術而發展起來的新型監測系統。系統采用“控制中心―監測站”的構建模式。控制中心是整個系統運作的核心，負責收集各監測站上傳的監測信息，發送各種操作命令以控制監測站的動作。監測站被分散放置于遠離控制中心的各監測點處，負責完成信息的采集和響應控制中心發出的控制命令。監測站與控制中心之間可以通過多種方式進行通信，如短信、網絡和E-mail等方式。由于有的監測站無人值守，考慮到系統的低功耗設計要求，的設計實現可根據不同的應用目的和應用環境，采用特定的技術形式，利用MSP430F系列單片機與GPRS 模塊構成各監測子站。
2．監測終端硬件設計
監測終端通過現場傳感器將壓力、流量等物理量變換成模擬信號，經過電路轉換成數字信號送入單片機。單片機對采集到的數據進行數字濾波后存儲起來，然后利用 AT指令控制 GPRS模塊，發送到控制中心。采集的時間間隔和發送間隔均由時鐘芯片控制，完成定時采集和發送任務。
根據監測終端的功能和工作環境，選擇 TI公司近幾年推出的 16位系列單片機 MSP430作為 CPU。 MSP430工作在 1.8～3.6V電壓下，有正常工作模式（ AM）和 4種低功耗工作模式，可以方便的在各種工作模式之間切換。MSP430的超低功耗使其在電池供電、便攜式設備的應用中表現出非常優良的特性。 MSP430內部具有多通道 12bit的 A/D轉換、片內精密比較器、多個具有 PWM功能的定時器、看門狗定時器及大量的 I/O端口等優點。GPRS模塊選擇的深圳倚天科技開發有限公司的ETPro++ 模塊來實現。該模塊ETPro++內部包含嵌入式 TCP/IP單片機系統部分和 GPRS模塊。他們之間是串口連接（Serial2）用戶上位機與ETPro++ 也是串口連接（Serial 1）這兩個串口連接可以進行獨立配置和操作的(例如波特率和流控制方式) 。終端的硬件電路框圖如圖 1示。
3．系統節能設計
本系統采用的 MSP430單片機本身就是一款超低功耗的機型，非常適合電池供電的場合。在 1MHz時鐘下工作電流只有 0.1~400uA，對于容量為 1600mAh鎳氫電池即使在最大電流消耗下也可以用 170天左右。為實現進一步減少能量消耗,系統中對模塊的供電采取節能控制方式,即在設定的發送時間到時程序才通過光電耦合器和中功率線性開關向模塊供電，其它時間切斷模塊電源.電路如 2所示。
模塊每次通信時間大約為兩分鐘,模塊的功率為 700mW，如果無異常情況，每天進行一次通信，這樣每天模塊的功耗約為 0.14mAh，即整體系統每天的功耗在 9.8mAh左右，對于容量為 1600mAh的電池大約可以用 160天左右。 4系統軟件設計
4.1 監測終端程序設計 MSP430F149單片機編譯環境為 IAR Embedded Workbench For MSP430 v3軟件版本，并在該軟件的基礎上調試整個系統程序。圖 3所示監測終端主程序流程圖。它主要實現了對系統周圍各個器件的初始化，為了能讓系統節省更多的電量，開始就要將 GSM模塊的電源關閉，需要發送短信時才將其電源打開。為了便于系統的初期階段調試，在硬件上還設置了一個手動發短信按鍵。這樣需要在判斷完時間是否到時后，再進行按鍵的判斷。主程序就是完成按鍵的判斷、端口的掃描以及定時進入低功耗狀態。這樣無論是從硬件上還是軟件上都做到了節省電量的方法。使得系統具有功耗低、操作方便、實用性強等綜合特點。
4.2 GPRS模塊程序設計
GPRS模塊主要將現場采集的數據定時發送給控制中心。GPRS模塊的通信過程中主要使用了如下 AT命令：AT+CMGF（選擇SMS模式）、AT+CMGS（SMS發送）、AT+CSQ（檢測信號質量及 SIM卡安裝狀態）。命令在程序中被定義成字符數組，并在使用時通過串口發送,下面以短信發送為例說明應用。
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