數(shù)據(jù)傳輸需求分析
地下水資源的水位高度變化影響著地質(zhì)變化和地殼的運(yùn)動。為了檢測地下水位的變化以往的解決方法是人工手動到現(xiàn)場進(jìn)行測量采集數(shù)據(jù)。但是由于地下水的監(jiān)測范圍廣泛，所以需要花費(fèi)大量人力資源，且工作的周期大大延長。為了滿足山東省地下水的監(jiān)測要求，提高效率節(jié)省資源，我公司需要根據(jù)山東地區(qū)地下水監(jiān)測的實際需求，提出以傳感器為遠(yuǎn)端采集設(shè)備，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)定時登錄服務(wù)器，將傳感器采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳的解決辦法。
因此需要我公司根據(jù)客戶實際需求，制定了確實可行的解決方案，并開發(fā)了智能GPRS數(shù)據(jù)傳輸器，該產(chǎn)品通過電源支持供電，采用GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
無線GPRS地下水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)終端采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、抗干擾技術(shù)和串行接口通信技術(shù)。在線路的設(shè)計與元器件的選擇上以適應(yīng)較大的環(huán)境適應(yīng)性為原則，確保了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。特別采用了太陽能供電方式，特別適用于不方便提供220V交流電源的野外數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場。通過上位機(jī)軟件可以監(jiān)測遠(yuǎn)端點設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)傳回到中控室，并將數(shù)據(jù)保存在軟件后臺數(shù)據(jù)庫中。
系統(tǒng)組成及組網(wǎng)方案
山東省地下水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)整體分為三部分：遠(yuǎn)端監(jiān)測點、無線傳輸鏈路、中心控制室。
遠(yuǎn)端監(jiān)測點又由三個部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸器及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備電源。數(shù)據(jù)采集器：我們采用傳感器對地下水的水位進(jìn)行監(jiān)測；GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備可以將所采集的數(shù)據(jù)按照用戶設(shè)定的上傳時間間隔上傳而數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備電源采用太陽能供電方式，適合工作于野外無人值守的環(huán)境中。
無線傳輸鏈路采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸。由遠(yuǎn)端監(jiān)測點數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到GPRS網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過服務(wù)轉(zhuǎn)換進(jìn)入到Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用服務(wù)器，并GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到客戶端件。實現(xiàn)中控室客戶端軟件和遠(yuǎn)端監(jiān)測點GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通訊。
中控室采用一個計算機(jī)作為客戶端，利用客戶端軟件對現(xiàn)場進(jìn)行采集、監(jiān)測、設(shè)計等功能?？蛻舳塑浖瑫r要實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，電子地圖，直方圖等功能。中心控制室采用應(yīng)用服務(wù)器為無線鏈路提供數(shù)據(jù)連接。GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器采用嵌入式實施任務(wù)操作系統(tǒng)，采用獨立通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。因此避免了網(wǎng)絡(luò)上的各種病毒軟件的攻擊，安全性高。避免了病毒攻擊所帶來的大量的系統(tǒng)維護(hù)工作。GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器需要固定IP，以此解決多客戶端和遠(yuǎn)端設(shè)備采用活動IP進(jìn)行彼此通訊的技術(shù)問題。
1、前端傳感器
*與地下水質(zhì)監(jiān)測點相連，用于采集地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)。
*電池支持供電
2、無線GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端
*通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232串口與傳感器相連，提供傳輸通道。
*內(nèi)嵌TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。
*太陽能供電
3、GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器
*GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器以現(xiàn)有PLC板為核心控制，看門狗監(jiān)測PLC工作如果出現(xiàn)異常進(jìn)行復(fù)位。同時在設(shè)備外殼需要有液晶屏幕顯示和指示燈顯示。GPRS模塊接收到的數(shù)據(jù)也可通過RS232口傳輸?shù)浇K端設(shè)備。Watchdog主要用來防止終端系統(tǒng)死機(jī)、電源管理實現(xiàn)定時喚醒和睡眠模式。
4、中心控制室及異地軟件平臺
*山東無線GPRS地下水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)軟件1.10版。
*本地客戶端軟件。
5、組網(wǎng)方式
*利用GPRS通信方式，將在地下水監(jiān)測點采集的數(shù)據(jù)上傳給到中控室，并將數(shù)據(jù)保存在軟件后臺數(shù)據(jù)庫中，通過上位機(jī)軟件可以查看采集到的數(shù)據(jù)。
*系統(tǒng)框圖如下:
系統(tǒng)各組成部分功能
1、前端智能傳感器
*數(shù)據(jù)接口：一個或者兩個RS232接口，可同時接一個或者兩個傳感器；波特率為9600Bps。
*系統(tǒng)通信端口采用全隔離技術(shù)，可避免通信系統(tǒng)因雷擊，或其他故障損害通信端口。
*使用單片機(jī)控制采集頻率及上傳頻率。
*電池供電。
2、GPRS智能傳輸終端
*串口通訊速率選擇9600Bps，串口通訊的模式是8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗、無硬件控流。
*遠(yuǎn)程/自動喚醒功能，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、控制，保證其工作的可靠性。
*內(nèi)嵌了完整的TCP/IP協(xié)議，應(yīng)用更全面、更廣闊。
*帶自主開發(fā)的主控電路和硬件看門狗，保證電路可靠工作，并且根據(jù)需要進(jìn)行軟件串口升級。
*實現(xiàn)了點對點的數(shù)據(jù)傳輸，保證計算機(jī)的IP地址與設(shè)備的IP地址一致，設(shè)備所設(shè)端口號與服務(wù)器端口號一致。
*實現(xiàn)了太陽能供電方式。
3、GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)器
*連接GPRS數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器并轉(zhuǎn)發(fā)其上傳數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能。
*連接本地客戶端設(shè)置軟件；完成數(shù)據(jù)查看，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及GPRS數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器的設(shè)置功能。
4、中心控制室及異地軟件平臺
*本地客戶端軟件——山東無線GPRS地下水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)軟件1.10版，可以對在線設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入測試方式等。可以設(shè)置一定的管理權(quán)限，保證系統(tǒng)的安全性；可以對設(shè)備進(jìn)行管理、設(shè)置等；可以進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。
（轉(zhuǎn)載）
