GPRS在水利综合信息化中的应用系统与方案12徐晓丹 白志峰1.济南铁道职业技术学院 济南 2501042.山东锋士自动化系统有限公司 济南 250011摘 要 介绍一套自主开发的GPRS无线测控传输终端及其在水利综合信息化系统当中的应用，并简要介绍GPRS的基本知识。关键词 GPRS；测控终端；水利信息化输终端及其在水利综合信息化系统中的应用。概述1 基于GPRS的水利信息化方案设计21世纪是信息化时代，水利信息化将成为水利现代化的基本标志和重要内容。水利信息化就是充分利用现 水利综合信息化方案组成代信息技术，开发和利用水利信息资源，包括对水利信水利综合信息化系统共分为六个子系统，他们分别息进行采集、传输、存储、处理和利用，提高水利信息是：取水计量管理系统，地下水位监测系统，村村通水资源的应用水平和共享程度，从而全面提高水利建设和综合监控系统，河道闸坝远程监控系统，雨情墒情遥测水务处理的效能及效益。新时期，随着水利事业的迅速系统和灌区监控与管理系统，这些子系统当中需要测控发展，水利工作者要充分认识到水利信息技术是实现水的数据如水位、水质、压力、雨量、泵阀的开关等都需资源合理开发、优化配置、高效利用、统一管理和有效要实时准确地传输到相关部门，作为相关部门进行科学保护的基础工作和基本手段，必须充分依靠科学技术进决策的依据。信息测控站点称为遥测站，有关部门进行[1]步，规范水利信息化管理，加强水利信息化建设。信息收集的站点称为中心站，系统的核心问题就是信息在水利综合信息化系统当中，由于测控点比较分采集和数据传输，本文重点讨论基于GPRS无线通讯的散，距离数据中心较远，覆盖面较大，如果采用铺设线数据传输。缆的方式进行通讯，势必需要投入大量的人力物力，采 基于GPRS的水利综合信息化用无线数据传输成为最经济的选择。GPRS是通用分组图1所示即为水利综合信息化系统结构简图，各采无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称, 集地点将所在区域的水位、压力、水质等传感器采集到是在现有GSM系统上发展起来的一种新的承载业务, 的信号传输给该地点的无线GPRS测控终端，GPRS测其目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务, 提供控终端负责将这些模拟信号转换为对应的数字信号，并[2]比现有GSM网更高的数据率。随着科技的发将这些数字量及时通过GPRS无线通讯的方式传输到对展，GPRS无线网络已经成为现在最稳定的无线通讯方应的调度中心前置机上，调度中心可以根据这些采集到式之一，尤其是在一些相对距离较远，环境比较恶劣的的数据，做出及时准确的判断，向相应点的GPRS测控地区，GPRS无线网络已经成为不可替代的一种通讯方终端发出对应的控制指令，GPRS测控终端通过GPRS式。本文主要介绍了一套自主开发的GPRS无线测控传网络接收到指令后进行相应的开关操作。GPRS测控终信息通信技术56
端和前置机之间传输的数据都通过基于GPRS无线通讯传感器探测到的水位、水压、水质等信号，将这些数据的方式进行传输。同时，调度中心的前置机会将采集的转换为数字量，并实时的通过GPRS网络传输到水利局数据信息存储到相应的服务器上，供日后分析参考使调度中心的前置机上。GPRS测控终端能够接收前置机用，也可以通过网络客户端访问服务器上的数据。系统下发的指令，并做出相应的动作，实现了透明传输，可中的两个服务器一个用于存储数据，另外一个作为网页以作为远程抄表的数据传输通道。GPRS测控终端主要服务器。当系统开始工作时，需要首先打开调度中心前包括：CPU、数据采集、状态监测、继电器输出、通置机上的前端采集程序，保证该前置机与公网Internet信、电源、人机接口等几个模块，如图2所示。正常连接，分布在各测控点的GPRS测控终端便开始搜索无线网络，搜索成功后便开始连接对应的前置机，直到最后连接成功。在系统工作过程中，GPRS测控终端将和前置机一直保持连接状态，当因网络等问题出现掉线问题时，GPRS测控终端会自动重连前置机，以保证测控终端和前置机之间能实时进行数据通讯。图2 GPRS测控终端硬件结构图2 基于GPRS的测控终端设计 GPRS测控终端器件设计 CPU的选型及功能设计 GPRS测控终端功能及结构GPRS测控终端的功能就是采集测控点安装的各类由于GPRS测控终端的使用环境比较特殊，使用低2009 0657Systems & Solutions
功耗器件将大大减少电能的消耗，能有效延长设备的运改，另外也可以通过串口配置程序设置终端参数。行时间，因此，在设计当中特别注意使用低功耗器件。 电源设计CPU采用TI公司生产的MSP430F149，该芯片采用超低由于测控点一般设在野外，通常只有220V交流电功耗设计，内置8路自带内部参考源与采样保持器，并源，因此需要为终端设计一个稳定可靠的电源，本设计系统与方案具有自动扫描功能的12位AD转换器，方便数据采集；使用高性能变压器，既能隔离外部市电上的干扰，又两个16位定时器(计数器)，内有60KB FLASH存储器，实现了降压。市电经变压后经过整流滤波，转换为电路可用于程序和一些重要数据的存储；48个I/O口可单独需要的电压。电源设计中使用开关型电源模块，极大控制，并有2KB RAM供程序运行使用；有两个异步串地提高了电源的使用效率。终端除了为CPU和SIM300[3-4]行通讯接口可供外部通讯使用。MSP430F149的使用模块提供稳定可靠的电源外，还可以向外输出5V和24V不仅减小了设备体积，降低了系统成本，而且还节省大电源，为外部各种传感器仪表提供可靠安全的电源。量外围辅助电路设计，提高了系统的稳定性和可靠性。另外，GPRS测控终端上还配有6V 的铅酸蓄电基于MSP430F149丰富的片上资源，GPRS测控终池，当市电因故障中断时，铅酸电池开始提供电源维持端设计了8路模拟量输入通道，输入范围为0-5V，如果GPRS测控终端的正常工作，并向水利局调度中心的前使用的是4-20mA输出的传感器，可以通过串联电阻取置机发送断电报警信号。电路上设计了铅酸电池浮充电电压的方法进行测量，电路中设计了信号调理电路，以路，当市电正常供电后，充电电路开始对铅酸蓄电池进适应MSP430F149的工作要求，在GPRS测控终端上设行充电。计了4路开关量输入通道，用来检测门状态及各种报警 防雷设计信号。为方便测控终端对泵、阀等设备的控制，终端上由于GPRS测控终端应用环境比较复杂，测控站点设计了4路继电器输出，可以控制5A-220V的交流通路一般都在偏僻地区，避雷措施不完善，在夏季多雷季或者5A-30V的直流通路的通断。节，经常会受到雷击，而且测控终端是通过无线传输 串口通讯模块设计数据，更加容易受到雷击，严重影响整个系统的正常工GPRS测控终端上设计了标准的RS232和RS485作，因此，在终端电路中加入防雷电路，就能有效降低通讯接口，分别采用了支持低功耗高性能的SP3485和遭受雷击的几率，提高整个系统的稳定性。SP3232芯片，串口类型可通过拨码开关选择使用，均3 通讯协议支持1 200、2 400、4 800、9 600、19 200几种波特率，可使用串口设置软件配置，采用透明传输模式，可以连GPRS测控终端采用透明传输模式，方便连接各种接各种智能仪表，为远程抄表提供无线数据传输通道。智能仪表，另外，也可以使用GPRS测控终端的采集指 GPRS模块的选型令采集终端上连接的各种传感器的采集量，实现对水GPRS测控终端使用SIMCOM公司生产的位、水压等模拟量的采集，同时还能测量4路开关量输SIM300，该模块内嵌TCP/IP协议，厂家开发提供了扩入，并能实现4路开关量输出。根据以上描述可知，通展的TCP/IP AT命令，使用这些扩展命令就可以方便过终端既可以实现遥测，也可以实现遥控，通讯协议也使用TCP/IP协议进行数据传输，这样更便于终端的开分为遥测和遥控两种。发，提高开发效率。 遥测命令 人机接口设计终端地址+C(命令)GPRS测控终端设计了8位LED显示和4路键盘输入例如：终端地址为GPRS000001，则命令为作为人机接口，可以实现对设备各种参数的查看和修GPRS000001C信息通信技术58
响应：建简单，成本低，但是由于短消息长度有限，数字或者3E43475052533030303030314304A3021602D30404英文最多只能发送160个，按条数计费，这类产品只适0319046603DA01FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF0101190用于传输数据量较小、实时性要求不高且通信频率不高[5-7]D的系统。其中：3E为起始符，43为命令， 而GPRS的“永远在线”方式则可以保证通信双方[8]47505253303030303031为终端地址， 更加快速随时进行数据交换。在水利信息化当中，测4304A3021602D304040319046603DA01为8路模拟量控的数据较多，实时性要求较高，因此，基于GPRS网值，两字节一路，低位在前，高位在后，转换为十进制络的数据测控终端更加适合水利综合信息的测量。后除以100即为实际值。5 总结FFFFFFFFFFFFFFFF为两路脉冲量值，四字节一组，十六进制的ASCII码表示，FFFF0101为16路遥本GPRS测控终端已经投入到山东、河南、宁夏、信量值，两字节一组，FFFF两个字节如果相同，表示内蒙等地的相关水利信息化系统中使用，运行稳定可接收到的数据正确，如果不同，表示接收错误，丢弃，靠。下一步的工作在于如何利用3G技术，特别是较0101也是这样，19为校验和，由19前所有数据的累加和成熟的WCDMA技术，提高测控终端的传输速度，另取低字节所得，0D为结束符。外，从充分利用信道考虑，可以考虑图像数据与监控数据的同包传输。 遥控命令终端地址+命令+校验和参考文献具体命令如下：宋文平.浅谈我国水利信息化建设[J].科技情报开发CODE：01H K1 ->> ON[1]与经济,2009,19(23):99-100CODE：11H K2 ->> ONCODE：21H刘会娟,郝继飞,赵娟娟,等.GSM与GPRS技术在 K3 ->> ON[2]无线监控系统中的应用比较[J].机械工程与自动CODE：31H K4 ->> ONCODE：00H化,2009(8):160-161 K1 ->> OFFMSP430x1xx Family User’s Guide.[2009-CODE：10H K2 ->> OFF[3]11-05]. K3 ->> ：30H K4 ->> OFFMSP430x13x,MSP430x14x,MSP430x14x1 CODE：02H K1 ->> ON delay OFF[4]Mixed Signal Microcontroller.[2009-11-05].CODE：12H K2 ->> ON delay OFF K3 ->> ON delay ：32H K4 ->> ON delay OFF其中K1-K4分别对应四路继电器输出，校验和有陈星,刘利.基于SMS的执行器无线监控终端的设计[5]终端地址和命令累加和取低字节所得[J].微计算机信息,2008(2):118-119柴智渊,殷天明,郭淳.基于SMS的开关磁阻电[6]4 与其他同类产品的比较机调速系统远程控制的设计与实现[J].自动化博其他同类产品大都基于GSM的SMS方式实现远程览,2007(4):93-97测控，这类产品使用中不需要建立额外的连接，系统组李丽.多功能监护仪的无线通讯系统[J].现代电子技[7]2009 0659Systems & Solutions
术,2008(2):67-71监控系统[J].仪表技术与传感器，2007(10):79-80[8]周平,于爱华,林以成.基于GPRS技术的药品仓库作者简历系统与方案徐晓丹济南铁道职业技术学院机械工程系讲师，硕士。主要从事机电一体化方面的教学工作。白志峰山东锋士自动化系统有限公司工程师，硕士。从事硬件技术研发。Application of GPRS in Water Information System1 Department of Mechanical Engineering, Jinan Railway Polytechnic, Jinan 250104, 1Xu XiaodanChina2Bai Zhifeng2 Shandong Fencer automation system Co. Ltd, Jinan 250011, ChinaAbstract This paper mainly introduces a set of wireless Remote Terminal Unit based on GPRS, which is developed independently for measurement or control. Basic knowledge on GPRS is presented, and the application of wireless transmission based on GPRS in Water Information system is presented in this GPRS; Measurement and Control Terminal Unit; Water-resources Informatization信息通信技术60
