摘要：研讨规划了一种依据单片机与GPRS网络的水文信息长途监测办理体系，运用GPRS网络的短消息事务来完结水位、温度等参数的无线、长途和实时传输，完成丈量成果的核算机办理，丈量精度高。经过实际运用证明，体系具有较高的稳定性与实用性，从而为科学开发和合理运用地下水资源、有用地防备地上沉降及地裂缝的开展和政府决议计划供给了科学依据。
0 导言
水文信息是衡量水资源的重要目标，其间地下水位的改动与地下水的开采量和地上沉降有着亲近的联系，对操控地上沉降具有重要的含义。传统的水文监测首要依托人工、半人工的监测手法，形成了作业量大、功率低、数据处理冗杂易错、信息传输时效性差等问题，既不习惯信息化的开展，又不能满意现代化办理的需求。并且劳动强度也很大，丈量精度无法确保，尤其是监测一些地理位置比较偏僻或涣散的监测点，作业难度更大。为了合理运用水资源，充沛了解各个流域水资源的状况，完成水文信息的主动化监测及长途办理，合理运用核算机技能、高精度的丈量仪器、大众通讯渠道等东西，对完成水文信息的长途实时同步动态监测有重要含义。
跟着无线通讯技能的开展，我国信息化进程不断推动，各行各业对信息化要求也越来越高，在对信息化的认识上，从从前单纯的数字化提升到数字化与网络化、无线化相统一的高度。相对于现在信息化的要求，原有的有线体系尽管基本完结了数字化与网络化，但其布线杂乱、维护本钱高使得网络节点不能大规模地遍及推行，这对信息化的深化和开展形成了很大的约束。因而，信息化对无线数据传输技能的需求不断增大。现在移动网络覆盖规模广，它所供给的各项数据事务使许多智能设备、外表完成了无线数据的长途传输。GPRS即通用体系无线事务可靠性高，且收费相对低价。此外依据GPRS的体系，可以有用简化监测体系的地上设备。所以运用GPRS作为通讯前言是完成水文信息动态监测体系的一个有用途径。
完成对水文信息的大面积主动监测需处理两个问题：
(1)如安在恶劣环境下精确测得水位信息;
(2)找到一种既能运用于人烟稀少的偏僻地区，又能在人口密布、建筑条件杂乱的城市进行数据长途、实时通讯，且耗资少，便于推行并进行核算机网络化办理的数据通讯手法。
依据GPRS网络水文信息无线长途监测体系可完成主动化监测，可大大进步地下水动态监测的水平缓质量，为科学、合理开发运用水资源，维护生态环境奠定厚实的根底。经过体系的运用，为城市可持续开展和减灾防灾作业供给了必要的决议计划支撑和多元化服务。
1 体系的整体结构及作业进程
该体系运用GPRS通讯办法，以依据嵌入式概念的单片机操控技能和GPRS无线模块的通讯为中心，经数据收集、处理，传至监测中心用户终端，完成水位的实时动态监测。体系分为智能信息收集终端、信息归纳服务器和用户终端三个部分。
体系整体结构框图如图1所示。
图1中的智能信息收集终端由单片机、GPRS无线模块、传感器、变送器等部分组成，首要担任收集水位信息，并将其发送至信息归纳服务器;信息归纳服务器首要分为数据接纳和发送、操控办理、终端处理三个模块，用来对数据进行接纳、处理、存储和显现;用户终端包含核算机用户终端和GPRS手机用户终端两种。运用核算机终端的用户需在核算机上装置终端运用程序，然后可上网查阅存放在信息归纳服务器中的具体水位材料;手机用户在取得授权后，可经过手机得到实时的水文信息。
体系的作业进程如下：信息收集终端收集现场水位数据，运用传感器和变送器将数据转化成规范信号，再经由模数转化器(A/D)转成数字信号，经过单片机的主控程序和发送数据子程序将收集到的数据经GPRS调制解调器(GPRS Modem)以短消息的办法发送出去。信息归纳服务器接纳到收集终端传来的由数据编码的短消息后，处理得到水位高程及相关信息，并将其存入数据库便运用户查阅。一旦用户有需求，便可发动收发模块，数据库中水位信息及相关信息将会发送到用户终端。
体系的基本功用如下：
(1)守时主动收集水位数据并存储;
(2)人工录入根底数据及相关数据的修正与修正;
(3)对所收集数据进行统计剖析并制表绘图;
(4)运用核算机及专用软件，经过GPRS体系供给的手机短信功用对观测子站直接进行设置、调试和监测;
(5)能进行数据长途传输。
2 智能信息收集终端的规划
2.1 智能信息收集终端硬件
智能信息收集终端硬件首要由液位变送器、温度变送器、衔接电缆和水文信息智能监测仪等构成，如图2所示。规划选用防腐性投入式液位变送器和铂电阻温度变送器。变送器前端选用不锈钢外壳用来避免观测井内水中杂质的搅扰。衔接电缆是指变送器与水文信息智能监测仪之间衔接的电缆。因为液位丈量时选用压力比较办法，故衔接电缆选用中心有通气导管的专用电缆。水文信息智能监测仪以单片机为中心，合作模数转化、时钟芯片、数据存储、数据显现、后备电源等部分。
观测子站作业原理如下：运用涣散设置在观测点的液位、温度变送器将丈量得到液位、温度变量转化为可传送的规范化输出信号。体系选用4～20 mA电流信号传输办法将信号送入信息收集终端模数转化部分将模仿信号转成数字信号，以削减信号的衰减和接线的杂乱性，再经单片机将转化后的数字信号进行剖析处理。数据存储部分运用大容量存储芯片存储处理后的数据。日历时钟具有实时时钟计数功用还能为监测仪供给精确的日期及时钟信号。数据显现部分现场显现出实时监测数据。最终经由数据通讯模块运用其内置的调制解调器，完成现场监测仪与各级水务部分中心监测站的核算机之间的数据交换。后备电源部分能在市电无法正常供给的时分确保监测仪的正常运用，且后备电源能与市电主动切换。
2.2 智能信息收集终端软件
滤波能将信号中特定波段频率滤除，是按捺和避免搅扰的一项重要措施，依据数字滤波具有精度高、可靠性强、可程控改动特性和便于集成等长处考虑。本体系运用程序用数字滤波来进步水位采样信号的实在度。丈量水位时，江河、湖泊和水库等的波涛冲击或许引起采样信号发生瞬时、幅值较大的脉冲搅扰，而一旦在采样时间呈现这种搅扰，体系就无法正常作业，所以对采样数据进行滤波十分必要。智能信息收集终端选用中值滤波法，即从采样窗口取出奇数个数据进行排序，用排序后的中值替代要处理的数据。体系软件的程序中组织了“冗余指令”可在PC因搅扰犯错，程序脱离正常轨迹，呈现“乱飞”时使程序敏捷进入正轨，还组织了“软件圈套”可在乱飞程序进入非程序区或表格区无法用冗余指令使程序入轨时发挥作用。数据收集分机软件包含主程序和数据传送子程序。数据传送子程序流程如图3所示。
智能信息收集终端软件，运用C++言语编写，运用面向对象程序规划的编程架构，以构件的办法树立运用软件的首要功用部件，以进步体系的可视性，也便于数据汇总和数据交换。运用Microsoft Access数据库保存及处理数据，进步体系的可靠性和运转功率。
3 信息归纳服务器程序的规划
水文长途监测网络体系首要由中心监测站和现场观测子站组成，分为两级联网。由三个环节构成：现场数据收集与存储、长途数据传输、数据剖析与数据库办理，如图4所示。水文信息遥测办理体系运用C++言语编写，完结了由上到下的模块式整体规划。体系调集了水位信息的实时收集、预处理、数据存储及办理功用，构成了一个一体化的归纳信息渠道。经过无线长途传输技能，实时获取监测点的水资源信息，按照日、月、年，分不一起段将数据存入数据库，并制作曲线(见图5)与直方图比照剖析数据，最终将成果显现给用户，并能按照用户需求主动生成报表。上位机软件办理体系功用首要由信息归纳办理模块、实时长途监测模块、水资源决议计划支撑体系、输出模块及其他辅佐功用组构成。
3.1 实时长途监测模块
实时长途监测体系选用无线数据传输技能和串口通讯技能收集数据信息，能随时监控监测点的运转状况，实时收集水位、水温数据。监测点的水位、水温传感器将水位、水温这两个物理量信息转化成模仿电信号传输至测报仪，经A/D将模仿信号转化成数字信号进行数据处理，并贮存。需求水资源信息时，用户终端可以依据指定的通讯协议将数据送至与之相连的Modem即调制解调器，再运用GPRS网络将数据以短信办法宣布。监测中心的Modem收到短信后，经串口将收到的数据传至与之相连的上位PC机。当监测中心需求收集实时数据时，可以经由遥测办理体系的实时数据收集模块向监测站发送信息。
3.2 水资源决议计划支撑体系
该体系选用信息交融技能对多个传感器的观测信息进行剖析、归纳处理，依据收集到的信息，在水资源数据库中查找并核算出每个测点每个年月水位的最大值、最小值、平均值等数据树立模型，结合其时的水环境状况、区域开展的现状、整体规划的要求，结合模型对数据进行归纳处理和全面剖析。
3.3 输出模块
在此部分用户可将数据导入到Excel或Word中进行查阅或做进一步处理，依据各自需求的格局主动生成电子报表，有一日报、三日报和五日报三种，并可经过打印机打印出来。
4 体系的功用扩展及立异点
现在该体系只用来监测水位，但其监测终端供给了多路模仿量输入接口，可完成多路信号的一起接入。即在监测水位的一起，对水温、流速等进行丈量。体系可以完成数据的长途传输，一起不受环境条件的约束，不光能用于水位的长途监测，还能对水库堤堰、江河水渠、
蓄水池等的水位进行长途监测。体系契合监测范畴中GPRS技能、嵌入式体系技能彼此结合的开展趋势，运用便利，结构简略，操作简略，运用远景广。
5 结语
跟着信息化进程，水文信息监测体系趋向网络化科技化开展，要求水文信息的获取愈加精准及时，水文观测项目和内容也不断添加，对观测手法和办法及水文监测技能的研制和运用提出了越来越高的要求。本文规划的依据GPRS的水文信息无线长途监测体系，依据CPRS网络(在现有的GSM网络中添加GGSN和SGSN来完成)，运用短消息办法，进行单片机模块开发的长途数据收集体系。将远距离收集数据与GPRS无线数据传输技能相结合，改动了以往有线的约束，可以完成水文站的无人值守功用，改动以往人工监测形成的低精确性。体系的结构简略，易于扩展，网络覆盖广，不受地理位置约束，通讯费用低，数据实时在线，可广泛用于地质，水文等范畴，能运用于交通不便、没有电力的偏僻地区，具有较高的运用与推行价值。
