基于GPRS的水文信息采集系统关键技术研究

摘要

水利现代化首先要求水文现代化，及时准确的水文信息采集和分析是各项水利工作的基础。水文资料在水利行业中起着非常重要的作用，但我国在水文数据传输方面与发达国家还有比较明显的差距，尤其是经济落后、人才短缺的西部地区差距更大。寻求一种经济、快速、稳定、可靠的水文信息传输系统是西部水文采集工作的当务之急。本文通过对基于51单片机的GPRS水文数据无线传输系统的软件和硬件设计，在单片机中内嵌TCP/IP协议栈以及PPP拨号软件程序，实现了GPRS网络进行水文信息传输的功能，提出了一种硬件设计简单、投资经济、运行维护方便的水文信息采集系统方案，为西部地区积累丰富、翔实的水文资料提供了有力技术保障。主要研究内容和结论如下： (1)提出了一种采用传统51系列MCU完成GPRS联网及数据处理功能的水文信息采集系统方案，与目前流行的MCu+GPRS DTU相比，该方案具有系统结构精炼，方便维护和使用等特点。终端系统无需PC机支持，开机后自动连接GPRS网络，利于无人值守水文站。 (2)提出了“节约硬件资源，系统功能嫁接”的硬件设计思路。硬件系统只负责采集传感器的脉冲信号；脉冲信号解释权由中心计算机完成，即节约了终端系统的软硬件资源，又提高了中心计算机的使用效率。 (3)在分析硬件芯片特点的基础上，使用51系列单片机STC89C58与waveCom公司Q2403A模块实现了通过GPRS进行水文信息采集的功能，针对51单片机资源有限的缺点，在STC89C58中内嵌了精简TCP/IP协议栈及PPP拨号程序，使得终端系统无需计算机支持，开机后即可自动连接GPRS网络。 (4)使用Delphi语言构建了水文数据采集和处理的工作平台，中心软件针对UDP数据报格式进行了数据提取和处理，实现了数据的接收、存储、脉冲系数设置和站点设置等功能。 (5)使用GPRS进行水文信息传输，即节约了系统成本，又保证了其稳定性；系统按流量进行计费，运行成本很低；系统中单片机与GPRS模块整体设计，将电路设计进一步缩小，就可将其嵌入到自动化水文设备之中，利于自动化水文设备的生产。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究目的及意义

1.1.1水文信息的重要性

1.1.2水文信息的采集和传输手段

1.1.3我国目前水文信息采集现状及对策

1.1.4研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

1.4系统实现的功能

第二章关键技术介绍

2.1 GPRS网络

2.1.1 GPRS产生背景

2.1.2 GPRS发展

2.1.3 GPRS网络的优势

2.1.4 GPRS业务类型及终端种类

2.1.5 GPRS网络结构和协议

2.1.6 GPRS解决方案和应用领域

2.2水文信息传感技术

2.2.1遥测雨量传感器

2.2.2水位传感器

2.2.3流速传感器

2.3本章小结

第三章系统硬件设计

3.1系统原理

3.2组网方式确定

3.3系统硬件设计方案

3.3.1硬件系统设计思路

3.3.2硬件设计方案

3.3.3软件设计方案

3.4硬件电路设计

3.4.1 GPRS模块选型和设计

3.4.2 MCU的选型和设计

3.4.3锁存器选择

3.4.4存储器扩展

3.4.5串口通讯设计

3.4.6时钟芯片

3.4.7看门狗电路设计

3.4.8 LCD显示电路

3.5本章小结

第四章系统软件设计

4.1系统网络子程序设计

4.1.1 TCP/IP网络协议

4.1.2 GPRS网络实现

4.1.3网络协议主程序的系统设计

4.1.4 AT指令集及其应用

4.1.5网络子程序代码设计

4.2系统主程序设计

4.3时钟芯片初始化程序设计

4.4本章小结

第五章数据中心软件设计

5.1开发平台及基本开发思想

5.2 WinSock控件

5.2.1 Winsock常用属性

5.2.2 Winsock常用方法

5.2.3 Winsock常用事件

5.3中心软件流程图

5.4软件功能实现

5.4.1获取数据

5.4.2数据处理

5.4.3数据存储

5.5软件功能与评价

5.6本章小结

第六章系统测试及结果分析

6.1系统硬件测试

6.2系统软件测试

6.3本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2研究展望

参考文献

附 录

致谢

作者简介