基于gprs與can總線的水情智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)(2.17)

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1、基于GPRS與CAN總線的水情智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：本文研究并開發(fā)了一種現(xiàn)場采用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而利用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪h(yuǎn)程水位實時監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助成熟的GPRS無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，結(jié)合TCP/IP通信協(xié)議，實現(xiàn)了CAN總線報文和IP協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換并通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸CAN總線報文信息，進(jìn)而對水庫、河流等水情進(jìn)行實時、可靠的監(jiān)測。關(guān)鍵詞：GPRS；CAN總線；水位監(jiān)測系統(tǒng)Abstract:Thispaperdevelopedaremotewaterlevelrealtimemonitoringsystemwhicha

2、doptsCANbuscollectingthedata,andtheGPRSmoduleisusedtotransmitthedata.WithadvancedandreliableGPRSwirelesscommunicationandTCP/IPcommunicationsprotocol,ThesystemcanMutualconversebetweenCANBusmessageandIpagreement,andcantransmitCANbusmessagebyGPRSWirelessnetworkandInternet,Andreliab

3、lemonitorwater-levelofriversanddamsinrealtime.Keywords：GPRS；CANbus；Thewatermonitoringsystem引言：我國地域遼闊，地形復(fù)雜，氣候變化無常，河流來水量變化劇烈，水、旱災(zāi)害發(fā)生頻繁，大小洪水連年不斷。報汛不及時，水情不明是導(dǎo)致災(zāi)情加重的重要原因，水情信息是防汛抗旱決策的重要依據(jù)。它的實時性和可靠性是決策實時性、科學(xué)性的前提【1】。水情信息的及時采集可以對洪澇災(zāi)害實施有效的監(jiān)測和預(yù)警；建立一套經(jīng)濟實用的、符合我國國情的水情采集傳輸系統(tǒng)勢在必行。本文所設(shè)計的系統(tǒng)采用CAN總

4、線和GPRS技術(shù)，具有費用低廉、建設(shè)周期短、可靠性高、實時性強等特點，提高了測報速度、預(yù)報精度，擴大了測報范圍和內(nèi)容。動態(tài)實時地監(jiān)測水位、雨量等水情信息，對防汛、抗旱及水資源合理利用起到重要作用。1.GPRS系統(tǒng)與CAN總線的簡介1.1GPRS系統(tǒng)概述GPRS(GeneralPacketRadioService)是在GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種無線分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)【】，由于GPRS自身的技術(shù)特點和優(yōu)勢，GPRS在遠(yuǎn)程監(jiān)控中具有實際應(yīng)用價值。首先，作為無線系統(tǒng)在實現(xiàn)上比有線系統(tǒng)簡單容易，尤其在水庫、河流等環(huán)境比較惡劣、分布偏遠(yuǎn)的野外地區(qū)。其次，系統(tǒng)利用率高

5、，可以同時監(jiān)控多個被監(jiān)控對象，減少了系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)和人員維護，可實現(xiàn)野外無人值守。同時，能提供端到端廣域的無線IP連接。用戶可以通過全球移動通信系統(tǒng)，以無線連接的方式方便、快捷地接入固定IP網(wǎng)絡(luò)，利用公網(wǎng)不需自建和維護通信網(wǎng)【】；結(jié)合水位數(shù)據(jù)傳輸突發(fā)性、間斷性、頻繁性和實時性特點，系統(tǒng)選用成熟的GPRSDTU(dataterminalunit)作為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊，將水位和降雨量等信息形成IP數(shù)據(jù)后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行恼居嬎銠C，保證數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確傳輸?shù)那疤嵯?，將系統(tǒng)運行費用降到最低。1.2CAN總線技術(shù)CAN（ControllerAreaNetwo

6、rk）即控制器局域網(wǎng)，是一種有效支持實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，與一般的通信總線相比，CAN總線具有先進(jìn)的主網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實時性好，通訊距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速率快，具有較好的差錯控制能力，可靠性高、系統(tǒng)容量大、擴充容易、安裝方便、維護費用低、性價比高等優(yōu)點，特別適用控制節(jié)點多，分布較散的監(jiān)控場所【】。因此，本設(shè)計采用CAN總線來實現(xiàn)對水情信息的采集，可提高系統(tǒng)的可靠性、實時性和靈活性。2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架該水情自動監(jiān)測系統(tǒng)采用“分散監(jiān)測，集中處理”的模式進(jìn)行設(shè)計，整個系統(tǒng)由現(xiàn)場水情遠(yuǎn)程終端監(jiān)測基站、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和水情遙測中心站三大部分構(gòu)成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所

7、示?，F(xiàn)場需要采集的水位、雨量等水情數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的傳感器連接到CAN網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。GPRS遠(yuǎn)程傳輸部分主要是將已采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮整理，再由GPRS模塊經(jīng)GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到本地的服務(wù)器上，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，水情信息導(dǎo)人數(shù)據(jù)庫備份、這些數(shù)據(jù)可指導(dǎo)水利部門采取相應(yīng)的措施而對實際水情加以利用或控制。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖Figue13.系統(tǒng)功能的實現(xiàn)3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計該系統(tǒng)的主要硬件設(shè)計部分為遠(yuǎn)程終端測量站，遠(yuǎn)程終端測量站包括三大部分：一是采集模塊，二是GPRS通信模塊，三電源模塊。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中MCU選用MSP430F149，

8、MSP430F149采用了最新低功耗技術(shù)，工作電流為0.1一400PA，它將大量的外圍模塊整合