水文信息采集仪
技术领域
本发明涉及一种用于测量水文参数的装置,具体地说,涉及一种用于雨水情信息的智能化采集、传输的水文信息采集仪。
背景技术
防汛抗旱工作是关系到国计民生的一件大事,水文情报预报是防汛抗旱的耳目和参谋,是合理调度、利用和保护水资源的科学依据。而雨水情信息的及时与否主要取决于数据的采集、传输以及处理的速度。
目前,国内大部分流域机构、省(自治区)的水利部门分别研制或推广了各种型号的雨水信息采集、传输仪器,但开发应用水平参差不齐,大部分产品并不能真正的实现雨水情信息的智能化采集、传输。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足,提供一种数据传输及时、准确、灵活、使用方便的水文信息采集仪。
为解决上述问题,本发明采取了如下技术方案:水文信息采集仪,其特征在于:所述水文信息采集仪包括电连接的微处理器U1、水位计接口电路、雨量计接口电路、GPRS/GSM接口电路、PSTN接口电路、存储器电路和电源电路;
水位计接口电路,用于连接水位计,将水位计所测水位信号传输至微处理器U1;
雨量计接口电路,用于连接雨量计,将雨量计所测雨量信号传输至微处理器U1;
微处理器U1,型号为MSP430F149,用于接收水位信号和雨量信号,并进行处理;
存储器电路,用于将微处理器U1处理后的水位和雨量信号数据进行存储;
GPRS/GSM接口电路和PSTN接口电路,用于远程设置参数或远程查询、传送、监测水位和雨量信号数据;
电源电路,用于对微处理器U1、水位计接口电路、雨量计接口电路、GPRS/GSM接口电路、PSTN接口电路、存储器电路提供工作电源。
作为上述技术方案的进一步改进:
所述GPRS/GSM接口电路包括集成电路U2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7,集成电路U2的型号为MAX232AM,电容C3连接在集成电路U2的C1+端与C1-端之间,电容C4连接在集成电路U2的C2+端与C2-端之间,电容C5连接在集成电路U2的VDD端与VCC端之间,电容C6的一端连接集成电路U2的VCC端,另一端连接连接集成电路U2的GND端并经电容C7连接集成电路U2的VEE端;集成电路U2的T1IN端连接微处理器U1的P3.4端,集成电路U2的T2IN端连接微处理器U1的P3.6端,集成电路U2的R1OUT端连接微处理器U1的P3.5端,集成电路U2的R2OUT端连接微处理器U1的P3.7端。
所述存储器电路包括存储器U3、电容C8和电阻R12,存储器U3的型号为AT45DB081B,电容C8连接在存储器U3的VCC端与GND端之间,电阻R12连接在存储器U3的VCC端与/WP端之间,存储器U3的/CS端连接微处理器U1的P5.0端,存储器U3的SCK端连接微处理器U1的P5.3端,存储器U3的SI端连接微处理器U1的P5.1端,存储器U3的SO端连接微处理器U1的P5.2端,存储器U3的/RET端连接微处理器U1的P2.7端。
所述水位计接口电路包括集成电路U5、集成电路U6、电容C10、电容C11和接口U7,集成电路U5、集成电路U6的型号为74HC244,集成电路U5的VCC端经电容C10接地,集成电路U6的VCC端经电容C11接地,集成电路U5和集成电路U6的Y1端、Y5端分别接微处理器U1的P5.4端,集成电路U5和集成电路U6的Y2端、Y6端分别接微处理器U1的P5.5端,集成电路U5和集成电路U6的Y3端、Y7端分别接微处理器U1的P5.6端,集成电路U5和集成电路U6的Y4端、Y8端分别接微处理器U1的P5.7端;集成电路U5的A1端、A2端、A3端、A4端、A5端、A6端、A7端和A8端依次接接口U7的1端至8端,集成电路U6的A1端、A2端、A3端、A4端、A5端、A6端、A7端和A8端依次接接口U7的9端至16端,接口U7用来连接水位计。
所述雨量计接口电路包括电感L、光电耦合器U11、电阻R9、电阻R10、电阻R11、二极管D3、电容C18和接口U10,光电耦合器U11的一个输入端接电感L与电阻R9的一端,光电耦合器U11的另一个输入端经电容C18接地并接电阻R10的一端,光电耦合器U11的一个输出端接地,另一个输出端接微处理器U1的P2.2端与电阻R11的一端,电阻R9、电阻R10和电阻R11的另一端接电源,电感L的另一端接接口U10的3脚,接口U10的2脚接地,接口U10的1脚经二极管D3接电源,接口U10用来接雨量计。
所述PSTN接口电路包括调制解调器U12、接口U13,调制解调器U12的3脚接微处理器U1的P3.6端,调制解调器U12的4脚接微处理器U1的P3.7端,19脚、20脚及21脚、22脚分别并联后接接口U13,接口U13用来接电话线。
所述电源电路包括三端稳压器U8、三端稳压器U9、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电阻R8、发光二级管D1和稳压二极管D2,三端稳压器U9的输入端经开关K接电源并接电容C14、电容C15的一端,电容C14、电容C15的另一端接地,三端稳压器U9的输出端经并联的电容C16、电容C17接地并接电阻R8的一端和三端稳压器U8的输入端,稳压二极管D2连接在三端稳压器U9的输出端与三端稳压器U9的公共端之间,电阻R8的另一端经发光二级管D1接地,电容C12、电容C13连接在三端稳压器U8的输出端与地之间。
所述微处理器U1连接有PS2接口和PC机串口接口,用来连接键盘和外接PC机以读取数据或写入数据。
本发明采用以上技术方案,与现有技术相比,具有以下优点:充分利用电信有线公网和GPRS/GSM无线公网,由采集仪为基本测报设备完成测站数据采集,以水情信息分中心为汇集点,组成星形报汛通信网,并通过电信广域网实时、动态地将汛情信息进行传输处理,形成切实的报汛组网,数据传输及时、准确、灵活;
采用自动或人工置数两种方式传输雨、水情信息,接收设备安装在水情分中心,接收采集仪发送的信息并进行处理;
采用有线与无线两种传输通道,两种信道之间可以自动相互转换,互为备份,提高了报汛采集仪信息传输的安全性,可以对终端采集仪的各项参数进行远程设置,监测各测站采集仪工作状态;
设置大容量固态存储器,可存储4年以上的雨量、水位数据,以备核查和读取;
PS2接口和PC机串口接口可以用来连接键盘和外接PC机以读取数据或写入数据,使用方便。
下面结合附图和实例对本发明进行详细说明。
附图说明
附图1为本发明实例中水文信息采集仪的电路框图;
附图2为本发明实例中微处理器的电路结构图;
附图3为本发明实例中GPRS/GSM接口电路的电路原理图;
附图4为本发明实例中存储器电路的电路原理图;
附图5为本发明实例中时钟电路的电路原理图;
附图6为本发明实例中水位计接口电路的电路原理图;
附图7为本发明实例中雨量计接口电路的电路原理图;
附图8为本发明实例中PSTN接口电路的电路原理图;
附图9为本发明实例中电源电路的电路原理图。
具体实施方式
实施例,如图1所示,水文信息采集仪,包括电连接的微处理器U1、水位计接口电路、雨量计接口电路、GPRS/GSM接口电路、PSTN接口电路、时钟电路、存储器电路和电源电路;
水位计接口电路,用于连接水位计,将水位计所测水位信号传输至微处理器U1;
雨量计接口电路,用于连接雨量计,将雨量计所测雨量信号传输至微处理器U1;
存储器电路,用于将微处理器U1处理后的水位和雨量信号数据进行存储;
GPRS/GSM接口电路和PSTN接口电路,用于远程设置参数或远程查询、传送、监测水位和雨量信号数据;
电源电路,用于对微处理器U1、水位计接口电路、雨量计接口电路、GPRS/GSM接口电路、PSTN接口电路、存储器电路提供工作电源。
如图2所示,微处理器U1的型号为MSP430F149,用于接收水位信号和雨量信号,并进行处理;微处理器U1的1端接3.3V电源并经并联的电容C1、电容C2接地,微处理器U1的1端与64端之间连接电阻R1。
如图3所示,GPRS/GSM接口电路包括集成电路U2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7,集成电路U2的型号为MAX232AM,电容C3连接在集成电路U2的C1+端与C1-端之间,电容C4连接在集成电路U2的C2+端与C2-端之间,电容C5连接在集成电路U2的VDD端与VCC端之间,电容C6的一端连接集成电路U2的VCC端,另一端连接连接集成电路U2的GND端并经电容C7连接集成电路U2的VEE端;集成电路U2的T1IN端连接微处理器U1的P3.4端,集成电路U2的T2IN端连接微处理器U1的P3.6端,集成电路U2的R1OUT端连接微处理器U1的P3.5端,集成电路U2的R2OUT端连接微处理器U1的P3.7端。
如图4所示,存储器电路包括存储器U3、电容C8和电阻R12,存储器U3的型号为AT45DB081B,电容C8连接在存储器U3的VCC端与GND端之间,电阻R12连接在存储器U3的VCC端与/WP端之间,存储器U3的/CS端连接微处理器U1的P5.0端,存储器U3的SCK端连接微处理器U1的P5.3端,存储器U3的SI端连接微处理器U1的P5.1端,存储器U3的SO端连接微处理器U1的P5.2端,存储器U3的/RET端连接微处理器U1的P2.7端。
如图5所示,时钟电路包括时钟芯片U4、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C9,时钟芯片U4的型号为DS12887,时钟芯片U4的24端接电源,24端与19端之间连接电阻R6,19端经电阻R7接微处理器U1的P2.1端,18端经电阻R2接电源,1端和12端经电容C9接电源,14端经电阻R3接微处理器U1的P3.1端,13端经电阻R4接微处理器U1的P3.0端,17端经电阻R5接微处理器U1的P3.3端。
如图6所示,水位计接口电路包括集成电路U5、集成电路U6、电容C10、电容C11和接口U7,集成电路U5、集成电路U6的型号为74HC244,集成电路U5的VCC端经电容C10接地,集成电路U6的VCC端经电容C11接地,集成电路U5和集成电路U6的Y1端、Y5端分别接微处理器U1的P5.4端,集成电路U5和集成电路U6的Y2端、Y6端分别接微处理器U1的P5.5端,集成电路U5和集成电路U6的Y3端、Y7端分别接微处理器U1的P5.6端,集成电路U5和集成电路U6的Y4端、Y8端分别接微处理器U1的P5.7端;集成电路U5的A1端、A2端、A3端、A4端、A5端、A6端、A7端和A8端依次接接口U7的1端至8端,集成电路U6的A1端、A2端、A3端、A4端、A5端、A6端、A7端和A8端依次接接口U7的9端至16端,接口U7用来连接水位计。
如图7所示,雨量计接口电路包括电感L、光电耦合器U11、电阻R9、电阻R10、电阻R11、二极管D3、电容C18和接口U10,光电耦合器U11的一个输入端接电感L与电阻R9的一端,光电耦合器U11的另一个输入端经电容C18接地并接电阻R10的一端,光电耦合器U11的一个输出端接地,另一个输出端接微处理器U1的P2.2端与电阻R11的一端,电阻R9、电阻R10和电阻R11的另一端接电源,电感L的另一端接接口U10的3脚,接口U10的2脚接地,接口U10的1脚经二极管D3接电源,接口U10用来接雨量计。
如图8所示,PSTN接口电路包括调制解调器U12、接口U13,调制解调器U12的3脚接微处理器U1的P3.6端,调制解调器U12的4脚接微处理器U1的P3.7端,19脚、20脚及21脚、22脚分别并联后接接口U13,接口U13用来接电话线。
如图9所示,电源电路包括三端稳压器U8、三端稳压器U9、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电阻R8、发光二级管D1和稳压二极管D2,三端稳压器U9的输入端经开关K接电源并接电容C14、电容C15的一端,电容C14、电容C15的另一端接地,三端稳压器U9的输出端经并联的电容C16、电容C17接地并接电阻R8的一端和三端稳压器U8的输入端,稳压二极管D2连接在三端稳压器U9的输出端与三端稳压器U9的公共端之间,电阻R8的另一端经发光二级管D1接地,电容C12、电容C13连接在三端稳压器U8的输出端与地之间。