基于GPRS网络的远程流域冰情检测系统

摘要

在我国北方地区，冬季气温较低，冰冻现象普遍存在于河流、湖泊、明渠和水库，它给我国水利、水电工程，航运及海上作业的正常运行带来严重的影响。黄河流域冬季的凌汛灾害，更是严重威胁着数千公里封冻河流沿岸人民的生命和财产安全。而目前我国北方冰冻地区冬季流域冰情检测仍处于比较落后的阶段，没有先进的检测设备，大多数检测工作都由人工完成，是我国水文自动监测、冰凌灾害预警系统的一个“技术、设备盲区”。GPRS(通用分组无线业务)是在现有的GSM网络上开通的新型的数据传输服务，支持TCP/IP协议，为无线用户提供高速的Internet接入服务。GPRS技术以其高覆盖面、较高的数据传输率、较小的传输时延和低廉的通信费用，逐渐成为设计和实现无线监控管理系统的最佳选择。 本文主要论述了基于GPRS网络的远程流域冰情检测系统的设计与实现。将自动化的检测设备与先进的无线通信技术相结合，实现了流域冰情大面积自动检测与数据的远程传输。为我国北方地区冬季流域冰情检测提供了新的技术手段。为国家水利工作正常进行，人民生命财产安全不受损害提供了新的保障。 本论文主要做了以下工作： 1．介绍了课题提出的背景，分析了国内外流域冰情检测系统的发展现状，提出了本课题的研究内容，阐述了课题研究的目的和意义。 2．根据系统在实际应用中的需求设计系统功能，提出系统设计原则，确定系统总体设计方案，简述系统工作原理。 3．监测终端硬件设计方案介绍，包括冰层厚度传感器原理简介，冰层厚度测报仪硬件设计与功能分析，GPRS通信原理与GPRS Modem特点介绍。 4．详细介绍了监测终端软件设计方案。包括软件设计总体流程，I<'2>C总线操作的软件实现方法，数据采集程序的工作原理与改进，GPRS Modem软件协议介绍与具体实现方法的分析，串口中断服务程序功能的实现。 5．分析有可能导致单片机系统工作不稳定的因素，并有针对性的从硬件和软件两方面提出系统可靠性设计方法。 6．介绍了监测中心管理软件的设计。包括软件界面设计，网络通信程序的具体实现过程和历史数据的管理。 7．对整个系统设计进行了总结，对系统的发展前景进行了展望，并提出了进一步完善的方案。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景

1.2国内外流域冰情检测现状

1.2.1国内外冰情数据采集方法

1.2.2国内外远程数据传输方法

1.3流域冰情检测技术的发展方向

1.4课题主要内容及研究意义

1.4.1课题主要内容

1.4.2课题研究意义

第二章远程流域冰情测报系统总体设计

2.1系统主要功能设计

2.2系统设计原则

2.3系统总体结构

2.4系统工作原理

第三章监测终端硬件设计

3.1监测终端硬件结构框图

3.2冰层厚度传感器

3.3冰层厚度测报仪

3.3.1嵌入式处理器选型

3.3.2 AT89C52芯片特点

3.3.3硬件看门狗电路

3.3.4大容量历史数据存储器

3.3.5高精度A/D转换器

3.3.6系统实时时钟

3.3.7串行通信接口电路

3.3.8液晶显示及键盘

3.3.9传感器接口电路

3.4 GPRS网络及GPRS Modem介绍

3.4.1 GPRS网络及其特点

3.4.2 GPRS网络数据通信原理

3.4.3 GPRS Modem

第四章监测终端软设计

4.1主程序流程图

4.2 I2C总线介绍

4.3系统初始化

4.4数据采集程序

4.4.1数据采集过程及程序流程图

4.4.2数据采集方法的改进

4.5串口中断服务程序

4.5.1串口通信概述

4.5.2 GPRS Modem软件协议及实现方法

4.5.2串口中断服务程序设计

第五章终端可靠性设计

5.1硬件抗干扰设计

5.2软件抗干扰设计

第六章监测中心软件设计

6.1网络通信模型介绍

6.2网络通信socket技术与软件开发环境介绍

6.2.1 Socket技术

6.2.2软件开发环境介绍

6.3监测中心软件设计

6.3.1用户界面

6.3.2数据通信

6.3.3数据管理

第七章总结与展望

7.1本系统的实际应用

7.2总结

7.3展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文