CN102722972A - 一种无线rtu智能水资源管理的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线RTU智能水资源管理的方法及系统，定时进行相应的数据采集；通过传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；将处理结果传输到本地的汇聚节点；汇聚节点的数据通无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制设备。本发明实施例提供的无线系统易于更换传感器、通用性更好、具有双向通信功能且易于实现，可在远端对数据采集的时间进行控制，而且安装维护方便。

Description

一种无线RTU智能水资源管理的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种无线RTU智能水资源管理的方法及系统。

背景技术

现有的河堤、湖泊、灌溉等水资源监测系统全采用有线方式。其缺点是可靠性差、维护也不便。由于监测范围大、时间长，线缆及由其引起的安装材料、施工费占用了项目的大量费用，所以有线系统造价昂贵。

由于传感器网络巨大的科学意义和应用价值，1998年，UCLA和Rockwell研究中心在DARPA支持下进行的WINS(wireless Integrated Sensor Network)传感器网络研究，其主要目的是为嵌入仪器、设备和环境中的传感器、执行机构和处理器构建一个分布式网络环境，提供Internet的访问能力。UC Berkeley的Macro Mote在形如硬币大小的节点中配置了温度、湿度、压力、磁场等多种传感器，在车辆跟踪、动物学家关于水鸟活动的研究中都有不俗的表现。无线传感器和采矿、水利水文、农业、林业、环保等其它专业领域的结合现在正在深入的展开，但是目前都只是进行了实验室的仿真或者初步的硬件分析、验证阶段，还没有一个典型的成熟应用产品。

现有技术的方案基本都是处于实验阶段，主要是利用zigbee提供的WSN节点设计功能进行节点设计，通用性不强；在数据通道的设计上也没考虑使用商用的移动通信系统。在使用性、通用性上具有一定的局限性。

RTU(Remote Terminal Unit)是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。现有的水资源管理系统是基于有线RTU，有线RTU的缺点是安装复杂、维护成本高，且不易对已有的系统进行扩展，现有的基于WSN技术基本是单向通信的系统，数据一般是只能到采集中心。基于有线RTU水资源管理系统在现场施工需要进行环境勘察，而且RTU是必须连续供电的，具有一定的局限性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无线RTU智能水资源管理的方法，旨在解决基于有线RTU水资源管理系统在现场施工需要进行环境勘察，而且RTU是必须连续供电的，具有一定的局限性的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种无线RTU智能水资源管理的方法，该方法包括：

定时进行相应的数据采集。

通过传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；

将处理结果传输到本地的汇聚节点；

汇聚节点的数据通无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制设备。

进一步，通过水位计、雨量计、流量计传感器对水文、水利数据进行采集。

进一步，汇聚节点的数据通过有线、光纤、卫星专线或GSM/GPRS/3G、CDMA以及Wimax等无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心。

本发明实施例的另一目的在于提供一种无线RTU智能水资源管理的系统，该系统包括：

数据采集和处理单元，用于接收控制指令，进行数据的采集，水位计、雨量计、流量计传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；

本地组网单元，将数据采集结果传输到本地的汇聚节点，并对本地的各个节点进行协调；

数据发送单元，用于接收控制指令，决定是否由有线、光纤、卫星专线进行数据传输或将文本内容和数据通过无线传输模块直接发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制模块；

控制单元，用于对其余模块进行协调和控制。

进一步，数据采集和处理单元包括：

数据采集模块，由控制模块进行控制，定时进行相应的数据采集；

数据处理模块，通过水位计、雨量计、流量计传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构，易于更换传感器，使得系统具有更广泛的适用性。

进一步，数据发送单元包括：

专线模块，由控制单元控制，决定是否由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输；

无线模块，将文本内容和数据采用无线方式发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令。

进一步，无线模块包括：

无线传输模块，用于在大范围内进行报警和数据的传输；

无线发送模块，用于将文本内容和数据通过无线传输模块直接发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制模块。

本发明提供的无线RTU智能水资源管理系统设计，先通过控制模块控制数据采集和处理单元，使数据中心定时主动发指令进行数据的采集，水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块；然后通过本地组网单元，将数据采集结果传输到本地的汇聚节点，并对本地的各个节点进行协调；由控制单元的单片机等设备协调控制是否进行专线模块，由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输或进行无线模块，将文本内容和数据采用无线传输模块通过无线发送模块发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制单元。本发明利用低功耗的无线传输模块进行数据的采集和处理，使得节点的设置不受地形环境的影响，并且利用无线或者有线的方式将数据传送到数据中心，及时通知相关的责任人，解决了有线RTU的维护和工程施工不易的问题，其中低功耗数据采集模块采用数据的采集和处理分离的主从式结构，利用接口进行联接，提高了节点的调用性和工程实用性；GSM/GPRS/3G等无线通信模块是一个通用的无线技术传输设备，可以在大范围内无线传输数据，数据传输灵活，还可利用无线通信模块进行报警；数据通道的设计上使用了商用的移动通信系统；可以通过手机等设备对采集系统进行远程控制。本发明提供的无线系统易于更换传感器、通用性更好、具有双向通信功能且易于实现，可在远端对数据采集的时间进行控制，而且安装维护方便。

附图说明

图1是本发明实施案例提供的无线RTU智能水资源管理的方法的流程图；

图2本发明实施案例提供的无线RTU智能水资源管理的方法的具体实现过程图；

图3是无线RTU智能水资源管理的系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施案例提供的无线RTU智能水资源管理的方法的实现流程，该方法包括：

在步骤S101中，首先由单片机等设备进行控制，定时进行相应的数据采集。

在步骤S102中，该模块通过水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构，易于更换传感器，使得系统具有更广泛的适用性。

在步骤S103中，相应的结果通过单片机等控制模块和本地网络传输到本地的汇聚节点。

在步骤S104中，汇聚节点的数据通过有线、光纤、卫星等专线或GSM/GPRS/3G、CDMA(WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA)以及Wimax等无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到单片机等控制设备。

图2示出了本发明实施案例提供的无线RTU智能水资源管理系统的具体管理过程，该过程包括：

首先由单片机等设备进行控制，查看是否已进行数据采集，否则就通过水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；

相应的结果通过单片机等控制设备和本地网络传输到本地的汇聚节点；

汇聚节点的数据通过有线、光纤、卫星等专线或GSM/GPRS/3G、CDMA(WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA)以及Wimax等无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到单片机等控制设备。

图3示出了本发明实施例提供的无线RTU智能水资源管理系统的结构。

该系统包括：

数据采集和处理单元31，由控制单元34进行控制，数据中心定时主动发指令进行数据的采集，水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；

本地组网单元32，将数据采集结果传输到本地的汇聚节点，并对本地的各个节点进行协调；

数据发送单元33，由控制单元34控制，决定是否由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输或将文本内容和数据通过无线传输模块直接发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制模块；

控制单元34，对其余模块进行协调和控制；

控制部分可以用arm、zigbee等结构的方式来实现，也可以用无线传感节点来实现。

数据采集和处理单元31包括：

数据处理模块311，由控制模块进行控制，定时进行相应的数据采集；

数据采集模块312，通过水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构，易于更换传感器，使得系统具有更广泛的适用性；

数据发送单元33包括：

专线模块331，由控制单元34控制，决定是否由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输；

无线模块332，将文本内容和数据采用无线方式发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令；

无线模块332，包括：

无线传输模块3321，可以用GSM/GPRS/3G、CDMA(WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA)以及Wimax等数据模块进行。无线传输模块是一个通用的无线技术传输设备，可以在大范围内无线传输数据，本方案中利用无线通信模块可进行报警和数据的传输；

无线发送模块3322，将文本内容和数据通过无线传输模块直接发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制模块。

先通过控制模块控制数据采集和处理单元31，使数据中心定时主动发指令进行数据的采集，水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块；然后通过本地组网单元32，将数据采集结果传输到本地的汇聚节点，并对本地的各个节点进行协调；由控制单元34的单片机等设备协调控制是否进行专线模块331，由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输或进行无线模块332，将文本内容和数据采用无线传输模块3321通过无线发送模块3322发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制单元。

本发明提供的无线RTU智能水资源管理系统设计，先通过控制模块控制数据采集和处理单元，使数据中心定时主动发指令进行数据的采集，水位计、雨量计、流量计等传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块；然后通过本地组网单元，将数据采集结果传输到本地的汇聚节点，并对本地的各个节点进行协调；由控制单元的单片机等设备协调控制是否进行专线模块，由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输或进行无线模块，将文本内容和数据采用无线传输模块通过无线发送模块发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制单元。

利用低功耗的无线传输模块进行数据的采集和处理，使得节点的设置不受地形环境的影响，并且利用无线或者有线的方式将数据传送到数据中心，及时通知相关的责任人，解决了有线RTU的维护和工程施工不易的问题，其中低功耗数据采集模块采用数据的采集和处理分离的主从式结构，利用接口进行联接，提高了节点的调用性和工程实用性；GSM/GPRS/3G等无线通信模块是一个通用的无线技术传输设备，可以在大范围内无线传输数据，数据传输灵活，还可利用无线通信模块进行报警；数据通道的设计上使用了商用的移动通信系统；可以通过手机等设备对采集系统进行远程控制。

本发明实施例提供的无线系统易于更换传感器、通用性更好、具有双向通信功能且易于实现，可在远端对数据采集的时间进行控制，而且安装维护方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线RTU智能水资源管理的方法，其特征在于，该方法包括：

定时进行相应的数据采集；

通过传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；

将处理结果传输到本地的汇聚节点；

汇聚节点的数据通无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制设备。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过水位计、雨量计、流量计传感器对水文、水利数据进行采集。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，汇聚节点的数据通过有线、光纤、卫星专线或GSM/GPRS/3G、CDMA以及Wimax等无线通信传输设备发送到手机或设定的数据中心。

4.一种无线RTU智能水资源管理的系统，其特征在于，该系统包括：

数据采集和处理单元，用于接收控制指令，进行数据的采集，水位计、雨量计、流量计传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构；

本地组网单元，将数据采集结果传输到本地的汇聚节点，并对本地的各个节点进行协调；

数据发送单元，用于接收控制指令，决定是否由有线、光纤、卫星专线进行数据传输或将文本内容和数据通过无线传输模块直接发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制模块；

控制单元，用于对其余模块进行协调和控制。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，数据采集和处理单元包括：

数据采集模块，由控制模块进行控制，定时进行相应的数据采集；

数据处理模块，通过水位计、雨量计、流量计传感器对水文、水利数据进行采集，并将数据通过板子之间的接口反馈给数据处理模块，形成主从结构，易于更换传感器，使得系统具有更广泛的适用性。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，数据发送单元包括：

专线模块，由控制单元控制，决定是否由有线、光纤、卫星等专线进行数据传输；

无线模块，将文本内容和数据采用无线方式发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，无线模块包括：

无线传输模块，用于在大范围内进行报警和数据的传输；

无线发送模块，用于将文本内容和数据通过无线传输模块直接发送到手机或设定的数据中心，接收手机或者中心的指令，并反馈到控制模块。

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