基于GPRS的水文信息遠程監(jiān)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(jiān)測主要依靠人工、半人工的監(jiān)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(fā)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(jiān)測一些地理位置比較偏遠或分散的監(jiān)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(jiān)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(tài)監(jiān)測有重要意義。

　　隨著無線通信技術的發(fā)展，我國信息化進程不斷推進，各行各業(yè)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(jié)點不能大范圍地普及推廣，這對信息化的深入和發(fā)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(yè)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(yè)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(jiān)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(tài)監(jiān)測系統的一個有效途徑。

　　實現對水文信息的大面積自動監(jiān)測需解決兩個問題：

　　（1）如何在惡劣環(huán)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(qū)，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(jiān)測系統的設計方案可實現自動化監(jiān)測，可大大提高地下水動態(tài)監(jiān)測的水平和質量，為科學、合理開發(fā)利用水資源，保護生態(tài)環(huán)境奠定扎實的基礎。通過系統的應用，為城市可持續(xù)發(fā)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(jiān)測中心用戶終端，實現水位的實時動態(tài)監(jiān)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)模塊，數據庫中水位信息及相關信息將會發(fā)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(jiān)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(jiān)測儀等構成，如圖2所示。