基于GPRS和組態王的水文測報系統的設計

結合以上要求，本系統終端以低功耗單片機MSP430F149為核心，包括信號傳感、數據調理及A／D轉換、數據存儲、鍵盤及顯示、時鐘、無線通信等電路。其中，MSP430F149單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，具體功能如下：多路采集電路接受水位、雨量等傳感器各種環境參數，并通過數據調理以及A／D轉換后送MSP430微處理器。接收到數據后，微處理器對采集到的數據進行處理，并存儲。數據可以通過顯示模塊進行顯示并可以通過鍵盤查看系統的工作狀態，另外，微處理器通過控制無線MODEM和中心站進行遠程通信，將采集數據傳輸到監控中心翻。該系統低功耗，性價比高，集成性強，適合所有標準輸出的變送器以及橋式傳感器差分mV級電壓信號，標準串行RS232／RS485數字接口，完全隔離型電流、電壓輸出。
2．2 GPRS通信模塊設計
GPRS系統數據傳輸速率快，而且覆蓋范圍廣，能方便和Internet連接。GPRS網絡一般使用GPRS外置Modem或是使用GPRS無線模塊。前者一般由GPRS模塊、SIM卡、RS232接口、電源等組成，由于該系統安裝在野外，電源供電，系統穩定等因素制約，所以選擇后者。GPRS模塊與控制器之間的通信主要通過串口發送AT指令。
為了保證數據傳輸的穩定和安全，GPRS網絡通信協議起到非常關鍵的作用。GPRS系統采用IP網絡結構，支持TCP／IP協議一分為應用層、傳輸層、網絡層、物理層等，本系統的協議主要在傳輸層的TCP協議和UDP協議中。TCP協議數據包格式相比UDP要復雜，而且在建立連接時需要進行3次握手，但它可以提供保證傳輸數據的可靠性，而UDP協議數據包的格式比較簡單，但是它的數據傳輸可能存在誤碼現象，所以選擇TCP協議作為系統的傳輸層協議。
TCP通過進程間的連接提供端到端的可靠數據傳輸，它提供錯誤檢測和故障恢復機制。TCP所傳送的數據單元稱為TCP數據包。TCP數據包用于建立連接、傳送數據、發送確認提供窗口大小信息和關閉連接等。TCP對所接收到的信息會及時予以確認，TCP數據包可分為TCP包頭和來自應用層的數據二部分。
TCP采用三步握手的方式來建立連接。發送側首先發送一個SYN標志位的TCP數據包請求連接，接收側通過包含SYN標志位的ACK數據包予以確認，發送側在接到ACK數據包后，回送包含SYN標志位的ACK數據包到接收側，連接建立完成。
本模塊采用了華榮公司的GW1000KC-3無線通信模塊，該模塊體積小，使用方便，具體特點如下：ISM頻段，16個頻道可選；發射功率16～33 dBm可調；多種設置模式：可以指令設置模塊工作頻道、發射功率、接口波特率，校驗模式等；透明數據傳輸，所收即所發傳輸模式；多種接口方式：TH／RS232／RS485；天線保護處理：支持天線未接情況下發射60 s以上數據(發送間隔100 ms)；可以軟件控制待機狀態，即用節電模式。