基于GPRS的水文信息遠程監測系統的設計方案

　　0 引言

　　水文信息是衡量水資源的重要指標，其中地下水位的變化與地下水的開采量和地面沉降有著密切的關系，對控制地面沉降具有重要的意義。傳統的水文監測主要依靠人工、半人工的監測手段，造成了工作量大、效率低、數據處理繁雜易錯、信息傳輸時效性差等問題，既不適應信息化的發展，又不能滿足現代化管理的需要。而且勞動強度也很大，測量精度無法保障，尤其是監測一些地理位置比較偏遠或分散的監測點，工作難度更大。

　　為了合理利用水資源，充分了解各個流域水資源的狀況，實現水文信息的自動化監測及遠程管理，合理利用計算機技術、高精度的測量儀器、公眾通信平臺等工具，對實現水文信息的遠程實時同步動態監測有重要意義。

　　隨著無線通信技術的發展，我國信息化進程不斷推進，各行各業對信息化要求也越來越高，在對信息化的認識上，從先前單純的數字化提升到數字化與網絡化、無線化相統一的高度。相對于目前信息化的要求，原有的有線系統雖然基本完成了數字化與網絡化，但其布線復雜、維護成本高使得網絡節點不能大范圍地普及推廣，這對信息化的深入和發展造成了很大的限制。因此，信息化對無線數據傳輸技術的需求不斷增大。如今移動網絡覆蓋范圍廣，它所提供的各項數據業務使許多智能設備、儀表實現了無線數據的遠程傳輸。GPRS即通用系統無線業務可靠性高，且收費相對低廉。此外基于GPRS 的系統，可以有效簡化監測系統的地面設施。

　　所以利用GPRS 作為通信媒介是實現水文信息動態監測系統的一個有效途徑。

　　實現對水文信息的大面積自動監測需解決兩個問題：

　　（1）如何在惡劣環境下準確測得水位信息；

　　（2）找到一種既能應用于人煙稀少的偏僻地區，又能在人口密集、建筑條件復雜的城市進行數據遠程、實時通信，且耗資少，便于推廣并進行計算機網絡化管理的數據通信手段。

　　基于GPRS 網絡水文信息無線遠程監測系統的設計方案可實現自動化監測，可大大提高地下水動態監測的水平和質量，為科學、合理開發利用水資源，保護生態環境奠定扎實的基礎。通過系統的應用，為城市可持續發展和減災防災工作提供了必要的決策支持和多元化服務。

　　1 系統方案的總體結構及工作過程

　　該系統利用GPRS通信方式，以基于嵌入式概念的單片機控制技術和GPRS無線模塊的通信為核心，經數據采集、處理，傳至監測中心用戶終端，實現水位的實時動態監測。系統分為智能信息采集終端、信息綜合服務器和用戶終端三個部分。

　　方案的總體結構框圖如圖1所示。

　　圖1中的智能信息采集終端由單片機、GPRS無線模塊、傳感器、變送器等部分組成，主要負責采集水位信息，并將其發送至信息綜合服務器；信息綜合服務器主要分為數據接收和發送、控制管理、終端處理三個模塊，用來對數據進行接收、處理、存儲和顯示；用戶終端包括計算機用戶終端和GPRS手機用戶終端兩種。使用計算機終端的用戶需在計算機上安裝終端應用程序，然后可上網查閱存放在信息綜合服務器中的詳細水位資料；手機用戶在獲得授權后，可通過手機得到實時的水文信息。

　　系統的工作過程如下：信息采集終端采集現場水位數據，利用傳感器和變送器將數據轉換成標準信號，再經由模數轉換器（A/D）轉成數字信號，通過單片機的主控程序和發送數據子程序將采集到的數據經GPRS 調制解調器（GPRS Modem）以短消息的方式發送出去。信息綜合服務器接收到采集終端傳來的由數據編碼的短消息后，處理得到水位高程及相關信息，并將其存入數據庫方便用戶查閱。一旦用戶有需要，便可啟動收發模塊，數據庫中水位信息及相關信息將會發送到用戶終端。

　　系統的基本功能如下：

　　（1）定時自動采集水位數據并存儲；

　　（2）人工錄入基礎數據及相關數據的編輯與修改；

　　（3）對所采集數據進行統計分析并制表繪圖；

　　（4）利用計算機及專用軟件，通過GPRS 系統提供的手機短信功能對觀測子站直接進行設置、調試和監測；

　　（5）能進行數據遠程傳輸。

　　2 智能信息采集終端的設計

　　2.1 智能信息采集終端硬件

　　智能信息采集終端硬件主要由液位變送器、溫度變送器、連接電纜和水文信息智能監測儀等構成，如圖2所示。