CN101975602A - 无线远程水位自动监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无线远程水位自动监测方法，涉及水位水文监测技术领域。它是通过现场传感器(3)进行水位等水文数据的采集;利用GPRSRTU(4)将采集的水位数据通过GPRS网络传输至中心控制站(1)，利用太阳能板和锂电池(5)进行现场电力的储存和提供；由中心控制站(1)对数据进行检查、存贮等处理；中心控制站(1)和手机(2)无线连接；手机(2)和中心控制站(1)安置在异地任意地点，利用水位监控软件进行监测。可方便进行水位数据的无线传输监测，准确、及时、快速、减轻劳动强度、降低成本，提高工作效率；特别适合于野外和远距离使用，可广泛用于水库、江、河、湖泊、灌渠和矿山等的水位监测。

Description

无线远程水位自动监测方法

技术领域

本发明涉及水位水文监测技术领域。 

背景技术

水位监测是保证水库、江、河、湖泊、灌渠和矿山生产安全的重要手段，而这些水位数据原来全为人工进行监测，很显然上述工作如果是人工完成的话无论从时间和资金上都将造成很大的浪费，给测量和控制带来了一定的麻烦和不便，同时也容易出差错，所以近年来人们普遍采用自动水位计来进行水位的监测。 

现有的自动水位计有手持式、固定式等几种形式，但其仍存在很多不便之处。目前河流、湖泊和灌渠、矿山等均处在偏远山区、荒地，路程较远且路途艰险，水位数据的采集仍需人工到达现场进行，且自动水位计的保养和维护较难，这就在无形中增加了不必要的成本，造成浪费。 

发明内容

本发明的目的是提供一种无线远程水位自动监测方法，使用该方法或装置，可方便进行水位数据的无线传输监测，准确、及时、快速、减轻劳动强度、降低成本，提高工作效率；特别适合于野外和远距离使用，可广泛用于水库、江、河、湖泊、灌渠和矿山等的水位监测。 

本发明之一的主要技术方案是：一种无线远程水位自动监测方法，其特征在于具有以下步骤： 

a、通过现场传感器（3）近些进行水位等水文数据的采集;

b、利用GPRS RTU（4）将采集的水位数据通过GPRS网络传输至中心控制站（1），利用太阳能板和锂电池（5）进行现场电力的储存和提供；由中心控制站（1）对数据进行检查、存贮等处理；中心控制站（1）和手机（2）无线连接；

c、手机（2）和中心控制站（1）安置在异地任意地点，利用监控软件进行监测。

本发明具有如下积极效果：⑴水位全面实现自动观测，长期连续自记和固态存储，为资料整编计算机化创造了条件，准确、及时、快速、减轻职工劳动强度，减少了成本，提高了资料整编质量；⑵水位监测手段更加科学、可靠，水情信息量有较大增加，传输时间明显缩短，抗干扰能力提高，信息差错率降低。⑶采用无线的通信手段后，实时水位信息将有明显增加，实时水位更加准确及时，并得到快速处理，实现作业预报计算机化，克服了现有技术之不足，改变了手工作业预报的落后状态，使作业时间缩短，预报精度提高。即使在远离观测现场的异地，也能方便地对水情要素如水位、水温、流量等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，还可通过用户手机远程控制现场。可方便进行水位数据的无线传输监测，准确、及时、快速、减轻劳动强度、降低成本，提高工作效率；特别适合于野外和远距离使用，可广泛用于水库、江、河、湖泊、灌渠和矿山等的水位监测。 

以下结合实施例及附图作进详述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1为本发明一个较佳实施例的拓扑图。

图2为电路方框图及结构示意图。 

图中各标号及符号的含义为：1-中心控制站、2-手机、3-传感器、4- GPRS RTU；5-太阳能板和锂电池。 

具体实施方式

参见图1～图2。 

a、通过现场传感器（3）近些进行水位等水文数据的采集; 

b、利用GPRS RTU（4）将采集的水位数据通过GPRS网络传输至中心控制站（1），利用太阳能板和锂电池（5）进行现场电力的储存和提供；由中心控制站（1）对数据进行检查、存贮等处理；中心控制站（1）和手机（2）无线连接；

c、手机（2）和中心控制站（1）安置在异地任意地点，利用监控软件进行监测。

例如，可用无线远程水位自动监测装置实现上述方法。在现场设有对水位等水文数据采集的现场传感器（3），传感器（3）通过电缆和GPRS RTU（4）连接，GPRS RTU（4）内置CPU模块、数据存储模块、控制模块和GPRS/CDMA 数据通信模块；并设有锂电池和太阳能板（5）供电装置，构成野外遥测站；GPRS RTU（4）通过GPRS网络无线模块将水位数据传输到可对数据进行检查、存贮等处理的中心控制站（1），中心控制站（1）和手机（2）无线连接；中心控制站（1）和手机（2）设有相应的水位监控软件。所述的水位数据采集的现场传感器（3）可具有水位，以及温度和/或流量等传感器。 

其中，GPRS RTU（4）和现场传感器（3）通过电缆连接构成野外遥测站部分，使用锂电池和太阳能板（5）进行供电，中心控制站（1）和手机（2）担负水位数据的接收和处理。中心控制站1实时通过GPRS网络接收各遥测站上报的水位数据，对数据进行检查、存贮、显示、打印等处理，向所有遥测站发送控制命令，包括控制每天发送次数、校时等，按设定的时段间隔，计算出各遥测站的时段水位值，统计上报数据的次数及工作状态，检索数据。遥测站的主要任务是自动实时采集、水位 、水温数据，按设定的时间及时间间隔通过 GPRS网络向中心控制站（1）传送水文数据。 

工作过程为：通过 RS—485总线将现场传感器（3）与GPRS RTU（4）连为一体，构成现场监控单元。GPRS RTU （4）：CPU模块、数据存储模块、控制模块、GPRS/CDMA 数据通信模块。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据，然后直接通过 GPRS网络无线模块将现场数据与远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对水情要素如水位、水温、流量等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，并通过用户手机远程控制现场。 

GPRS网络无线模块抛弃了传统的独占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽最高可达171.2Kb/s。目前中国移动的GPRS 网络覆盖范围在中心城市几乎达到了100%，在边远地区也达到了80%以上，实际应用带宽大约在20-40Kb/s，特别适合远程监测行业的通信需求，完全取代过去传统的有线、MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。为一种适合于野外使用可进行水位数据无线传输、易于保养维护的水位监测系统。 

本系统第一部分为太阳能供电系统，第二部分为GPRS网络信号测控系统，第三部分为中心远程计算机软件程序处理系统。第一部分和第二部分组成一个节点，与第三部分组成多对一的关系，即一个计算机软件程序处理系统可以采集来自多个GPRS网络节点的水位信号。第一部分太阳能供电系统工作原理为单晶硅太阳能板将天然阳光通过太阳能发电转换模块将太阳能转化为电能，然后通过微电脑充电电路将电能存储进锂电池中，为GPRS信号测控系统提供稳定的12V电源。系统考虑了太阳能充电过程中的过充与过放电保护电路设计，当锂电池电源充满电后，系统能够自动停止充电；当锂电池电量低于安全容量时，系统能够自动断电并进行充电工作。第二部分GPRS网络测控系统工作原理为将采集到4-20mA的水位计电流信号通过GPRS电路转换为微电压信号，然后再通过AD采集电路转换成数字信号，再通过GPRS网络的数字/GPRS网络信号转换成GPRS网络信号，以备传送到远程计算机程序上。第三部分远程计算机软件程序处理系统工作原理为，GPRS信号通过以太网和花生壳域名解析传输到局域网上的计算机系统上，通过无线远程水位测控系统软件将GPRS网络信号转换成数字信号并存储到数据库中，以供程序系统打印和浏览水位波动情况。 

  

 

序号	设备名称	设备型号	外购件（生产厂家）	性能及参数
					1	中心监控装置	GPRS2009	自己	采集1-200路GPRS终端信号并处理
2	GPRS发射终端	RS6021G	厦门瑞申	输入４～８路模拟量，４～８路开关量, 输出2路继电器, 波特率    300~115200bits/s
					3	太阳能充电器		北京安太通	12V
4	锂电池		北京安太通	12V/3A
					5	真空导气电缆	5芯	外购
6	水位计		淄博福瑞德	200m水头，0.1%精度

所述硬件均可市场购置，所属监控软件及详细电路根据要求一般计算机软件设计人员及一般电控设计人员均可设计，传感器等也均为现有技术，故略。经试用,效果很好。

凡在本发明原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种无线远程水位自动监测方法，其特征在于具有以下步骤：

a、通过现场传感器进行水位等水文数据的采集；

b、利用GPRS RTU（4）将采集的水位数据通过 GPRS网络传输至中心控制站（1），利用太阳能板和锂电池（5）进行现场电力的储存和提供；由中心控制站（1）对数据进行检查、存贮等处理；中心控制站（1）和手机（2）无线连接；

c、手机（2）和中心控制站（1）安置在异地任意地点，利用监控软件进行监测。

2.根据权利要求1所述的无线远程水位自动监测方法，其特征在于所述的现场传感器（3）为水位，以及温度和/或流量传感器。

Images