CN111479251A - 一种采用移动终端进行水文rtu参数设定及监控的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法及系统，属于水利监测技术领域。本发明方法部分利用蓝牙连接，实现移动终端与RTU的连接；RTU上的蓝牙模块用于与移动终端蓝牙配对成功后，通过移动终端对水文数据参数进行设定和监控；系统部分包括移动终端、RTU；RTU包括：中央处理器CPU、开关量输入模块、模拟量采集模块、存储模块、显示模块、无线通信模块、电压转换模块、蓝牙模块。本发明RTU端将以标准的、统一的格式传送水位、雨量、流速实时的监测数据到移动终端，并且在移动终端可以对RTU参数进行设定。

Description

一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法及 系统
技术领域
本发明涉及一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法及系统，属于水利监测技术领域。
背景技术
河流水量、水质、生态等信息，对于河流健康保护十分必要，目前，我国的水文水情监测场景中，经常需要对多个控制现场的数据进行采集和监测控制，根据需求的不同，控制方式有多种方式，比如集散控制系统(也称为分布式控制系统)，它是随着现代大型工业生产自动化的发展和过程控制要求的日益复杂而产生的综合控制系统，又比如说在工作状态配置复杂繁琐的情况下使用电脑端对其设置，但是在使用现场，工作人员需要爬到高处使用数据线将电脑与RTU连接起来进行配置，但在这些方式中都存在成本高、功耗高的问题，也存在于对现场系统的技术维护和数据监测带来了困难和对现场人员的安全保障存在着隐患。
已有或正在申请的专利主要集中于RTU与手机端监控的问题。“一种运动RTU及信道检测系统设计方法(申请号：201210529148.5)”解决的问题主要是应用了GSM系统的CSD数据通信方式实现现场主控单元与监控中心的双向数据通信，并将报警利用短信息方式传输至管理人员手机中，实现监测RTU。但是其发明主要针对RTU的实时监测，并未详细提出通过蓝牙连接实现移动端对RTU参数设定以此保障工作人员的安全。
发明内容
本发明提供了一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法及系统，移动终端和RTU通过采用蓝牙模块进行连接，RTU以标准的、统一的格式传送水位、雨量、流速实时的监测数据到移动终端，并且在移动终端可以对RTU参数进行设定。
本发明的技术方案是：一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，利用蓝牙连接，实现移动终端100与RTU200的连接，从而实现移动终端100对水文的RTU200参数设定及监控；
RTU200上的蓝牙模块80用于与移动终端100蓝牙配对成功后，通过移动终端100对水文数据参数进行设定和监控；
移动终端100发起蓝牙呼叫，移动终端100找到RTU200端的蓝牙设备后，与RTU200端的蓝牙设备进行配对，配对完成后，RTU200端的蓝牙设备会记录移动终端100的信任信息，然后移动终端100端即可向RTU200端的设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对，连接建立成功后，两端之间即可进行数据通讯。
进一步地，所述移动终端100与RTU200的通信方法为：首先，移动终端100向RTU200发送查询/设定请求帧，RTU200接收后响应此请求；然后，RTU200将采集到的数据封装为数据包后通过蓝牙连接配置向移动终端100发送数据包，移动终端100接收到数据包后根据数据包中的校验帧响应校验结果，校验结果正确则完成此次数据传输；校验结果错误则重复上述过程，若连续三次校验结果错误，则放弃本次数据传输，移动终端100系统报错。
进一步地，所述RTU200将采集到的数据封装为数据包后通过蓝牙连接向移动终端100发送；所述数据包由包头标识、数据、校验帧组成。
进一步地，在水文数据的传输中，采用的校验方式为CRC循环冗余校验，移动终端100通过数据包中的校验帧判断数据的有效性，校验帧为16位CRC循环冗余校验码，CRC生成多项式为：x16+x15+x2+1。
进一步地，对移动终端100与RTU200之间的数据传输规定了查询/设定请求帧、数据包和响应帧，查询/设定请求帧用于移动终端100向RTU200发送查询/设定请求，查询/设定数据包用于移动终端100与RTU200间的数据传输；响应帧用于响应要求并确认数据是否传输成功，查询/设定数据包涉及的查询/设定操作有：
查询/设定RTU时钟；查询RTU实时水位雨量采样数据；查询RTU实时流速数据；查询RTU运行配置参数；RTU传感器参数；设定时间间隔；设定工作模式。
一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的系统，包括移动终端100、RTU200；所述RTU200包括：中央处理器CPU10、开关量输入模块20、模拟量采集模块30、存储模块40、显示模块50、无线通信模块60、电压转换模块70、蓝牙模块80；中央处理器CPU10分别与开关量输入模块20、模拟量采集模块30、存储模块40、显示模块50、无线通信模块60、电压转换模块70、蓝牙模块80连接；RTU200端上的蓝牙模块80用于与移动终端100蓝牙配对成功后，通过移动终端100对水文数据参数进行设定和监控。
进一步地，所述中央处理器CPU10向RTU200中各模块发送控制信号，接收并处理各模块传输的数据，从而实现水文数据的实时检测与监测；
所述开关量输入模块20通过输入接口与中央处理器CPU10通信，开关量输入模块20用于提供一个开关量信号使中央处理器CPU10工作，同时能接收中央处理器CPU10的反馈信号；
所述模拟量采集模块30通过输入接口与中央处理器CPU10通信，模拟量采集模块30用于采集实时水位雨量采样数据、实时流速数据；
所述存储模块40用于保存水文数据和参数；
所述显示模块50用于RTU200的工作状态、参数的本地显示；
所述无线通信模块60用于实现模拟量采集模块30和中央处理器CPU10之间水文数据的远程传输和无线分组通信；
所述电压转换模块70用于供电；
所述蓝牙模块80用于实现中央处理器CPU10跟移动终端100的连接。
本发明的有益效果是：
(1)通过蓝牙将RTU与移动终端进行连接，只需配置成功后，水文参数可以实时传输到移动终端，并且在移动终端也可以对参数进行设定，便于现场技术的维护，操作极为方便。
(2)通过蓝牙将RTU与移动终端进行连接，移动终端替代RTU端的显示屏，从而降低功耗。
(3)RTU一般安装位置较高,通过蓝牙将RTU与移动终端进行连接，就不需要现场工作人员进行高空作业，有利于保障现场工作人员的安全。
附图说明
图1是本发明一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的系统结构框图；
图2是本发明移动终端与RTU完成设备数据的通信过程时序示意图；
图3是本发明中数据包结构示意图；
图4是本发明中“查询/设定数据请求帧”结构示意图；
图5是本发明中“响应帧”结构示意图；
图6是本发明中“RTU时钟数据”结构示意图；
图7是本发明中“RTU实时水位雨量采样数据”结构示意图；
图8是本发明中“RTU实时流速数据”结构示意图；
图9是本发明中“RTU运行配置参数”结构示意图；
图10是本发明中“RTU传感器参数”结构示意图；
图11是本发明中“设定时间间隔”结构示意图；
图12是本发明中“设定工作模式”结构示意图；
图1中各标号：10-中央处理器CPU、20-开关量输入模块、30-模拟量采集模块、40-存储模块、50-显示模块、60-无线通信模块、70-电压转换模块、80-蓝牙模块、100-移动终端、200-RTU。
具体实施方式
实施例1：如图1-12所示，一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，利用蓝牙连接，实现移动终端100与RTU200的连接，从而实现移动终端100对水文的RTU200参数设定及监控；
RTU200上的蓝牙模块80用于与移动终端100蓝牙配对成功后，通过移动终端100对水文数据参数进行设定和监控；
移动终端100发起蓝牙呼叫，移动终端100找到RTU200端的蓝牙设备后，与RTU200端的蓝牙设备进行配对，配对完成后，RTU200端的蓝牙设备会记录移动终端100的信任信息，然后移动终端100端即可向RTU200端的设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对，连接建立成功后，两端之间即可进行数据通讯。
进一步地，如图2所示，本发明移动终端100与RTU200完成参数设定及监控的通信过程时序示意图，所述移动终端100与RTU200的通信方法为：首先，移动终端100向RTU200发送查询/设定请求帧，RTU200接收后响应此请求；然后，RTU200将采集到的数据封装为数据包后通过蓝牙连接配置向移动终端100发送数据包，移动终端100接收到数据包后根据数据包中的校验帧响应校验结果，校验结果正确则完成此次数据传输；校验结果错误则重复上述过程，若连续三次校验结果错误，则放弃本次数据传输，移动终端100系统报错。
进一步地，所述RTU200将采集到的数据封装为数据包后通过蓝牙连接向移动终端100发送；所述数据包由包头标识、数据、校验帧组成。
如图3所示:所述数据包由包头标识、数据、校验帧组成。其中每包结构以0x7f为数据开头标识，数据包含了时钟采样数据、实时水位雨量采样数据、实时流速数据、RTU运行配置参数、RTU水位雨量传感器配置参数、流速仪配置参数、时间间隔参数、工作模式参数；每个数据前都包括两个字节的地址和两个字节的帧类型，用于确认数据类型；校验帧用于在移动终端100接收到的数据包数据的有效性。
进一步地，在水文数据的传输中，采用的校验方式为CRC循环冗余校验，移动终端100通过数据包中的校验帧判断数据的有效性，校验帧为16位CRC循环冗余校验码，具体操作为RTU200计算出CRC值并随数据一同发送给移动终端100，移动终端100对接收到的数据重新计算CRC并与接收到的CRC相比较，若两个CRC值不同，则说明数据通讯出现错误；CRC生成多项式为：x16+x15+x2+1。
进一步地，对移动终端100与RTU200之间的数据传输规定了查询/设定请求帧、数据包和响应帧，查询/设定请求帧用于移动终端100向RTU200发送查询/设定请求，查询/设定数据包用于移动终端100与RTU200间的数据传输；响应帧用于响应要求并确认数据是否传输成功，查询/设定数据包涉及的查询/设定操作有：
a、查询/设定RTU时钟；
b、查询RTU实时水位雨量采样数据；
c、查询RTU实时流速数据；
d、查询RTU运行配置参数；
e、查询RTU传感器参数；
f、设定时间间隔；
g、设定工作模式。
一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的系统，包括移动终端100、RTU200；所述RTU200包括：中央处理器CPU10、开关量输入模块20、模拟量采集模块30、存储模块40、显示模块50、无线通信模块60、电压转换模块70、蓝牙模块80；中央处理器CPU10分别与开关量输入模块20、模拟量采集模块30、存储模块40、显示模块50、无线通信模块60、电压转换模块70、蓝牙模块80连接；RTU200端上的蓝牙模块80用于与移动终端100蓝牙配对成功后，通过移动终端100对水文数据参数进行设定和监控。
进一步地，所述中央处理器CPU10向RTU200中各模块发送控制信号，接收并处理各模块传输的数据，从而实现水文数据的实时检测与监测；
所述开关量输入模块20通过输入接口与中央处理器CPU10通信，开关量输入模块20用于提供一个开关量信号使中央处理器CPU10工作，同时能接收中央处理器CPU10的反馈信号；
所述模拟量采集模块30通过输入接口与中央处理器CPU10通信，模拟量采集模块30用于采集实时水位雨量采样数据、实时流速数据；
所述存储模块40用于保存水文数据和参数；
所述显示模块50用于RTU200的工作状态、参数的本地显示；
所述无线通信模块60用于实现模拟量采集模块30和中央处理器CPU10之间水文数据的远程传输和无线分组通信；
所述电压转换模块70用于供电；
所述蓝牙模块80用于实现中央处理器CPU10跟移动终端100的连接。
查询/设定请求帧：帧结构如图4所示，由地址和帧类型组成，请求帧地址为0x01，帧类型为0xA1，用于移动终端100对RTU200发起数据查询/设定请求。
响应帧：帧结构如图5所示，由地址和帧类型组成，响应帧地址为0x01，帧类型为0xA2，用于收到请求后发送数据，由RTU200发送至移动终端100，响应码用于移动终端100传输数据的有效性。响应码具体值：0-正确接收数据；1-无效数据；2-校验和错误；3-参数错误。
RTU时钟数据：帧结构如图6所示，由地址、帧类型和时钟数据组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA3，时钟数据占用两个字节，用于查询/设定RTU200时钟时间。
水位雨量采样数据：帧结构如图7所示，由地址、帧类型和水位雨量数据组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA4，包括水位和雨量数据，各占两个字节，用于传输水位和雨量数据。
流速数据：帧结构如图8所示，由地址、帧类型和测速仪总数和流速数据组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA5，测速仪总数占一个字节，流速数据占四个字节，用于传输流速数据。
RTU运行配置参数：帧结构如图9所示，由地址、帧类型和RTU200运行、RTU200通信参数组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA6，包括RTU200运行相关参数和RTU200通信相关参数，每个参数各占两个字节，用于传输RTU200运行配置参数。
RTU传感器参数：帧结构如图10所示，由地址、帧类型和雨量、水位、流速传感器相关参数组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA7，包括雨量、水位、流速传感器相关参数，每个参数各占两个字节，用于传输RTU200传感器参数。
设定时间间隔：帧结构如图11所示，由地址、帧类型和RTU200采样时间间隔、加报时间间隔、定报时间间隔组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA8，每个时间间隔参数占两个字节，用于设定RTU200采样时间间隔、加报时间间隔、定报时间间隔。
设定工作模式：帧结构如图12所示，由地址、帧类型和工作模式参数组成，数据地址为0x02，帧类型为0xA9，工作模式参数包括自报工作状态、查询应答工作模式、调试或维修模式，每个参数占两个字节，用于设定工作模式。
移动终端100和RTU200通过采用蓝牙模块80进行连接，RTU200将以标准的、统一的格式传送水位、雨量、流速实时的监测数据到移动终端100，并且在移动终端100可以对参数进行设定；移动终端100替代了RTU200端的显示屏，从而降低功耗、便于维护，最重要的是工作人员无需再爬到高处使用数据线将电脑和RTU连接起来，保障了人员的安全。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，其特征在于：
利用蓝牙连接，实现移动终端(100)与RTU(200)的连接，从而实现移动终端(100)对水文的RTU(200)参数设定及监控；
RTU(200)上的蓝牙模块(80)用于与移动终端(100)蓝牙配对成功后，通过移动终端(100)对水文数据参数进行设定和监控；
移动终端(100)发起蓝牙呼叫，移动终端(100)找到RTU(200)端的蓝牙设备后，与RTU(200)端的蓝牙设备进行配对，配对完成后，RTU(200)端的蓝牙设备会记录移动终端(100)的信任信息，然后移动终端(100)端即可向RTU(200)端的设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对，连接建立成功后，两端之间即可进行数据通讯。
2.根据权利要求1所述的采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，其特征在于：所述移动终端(100)与RTU(200)的通信方法为：首先，移动终端(100)向RTU(200)发送查询/设定请求帧，RTU(200)接收后响应此请求；然后，RTU(200)将采集到的数据封装为数据包后通过蓝牙连接配置向移动终端(100)发送数据包，移动终端(100)接收到数据包后根据数据包中的校验帧响应校验结果，校验结果正确则完成此次数据传输；校验结果错误则重复上述过程，若连续三次校验结果错误，则放弃本次数据传输，移动终端(100)系统报错。
3.根据权利要求2所述的采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，其特征在于：所述RTU(200)将采集到的数据封装为数据包后通过蓝牙连接向移动终端(100)发送；所述数据包由包头标识、数据、校验帧组成。
4.根据权利要求2所述的采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，其特征在于：在水文数据的传输中，采用的校验方式为CRC循环冗余校验，移动终端(100)通过数据包中的校验帧判断数据的有效性，校验帧为16位CRC循环冗余校验码，CRC生成多项式为：x16+x15+x2+1。
5.根据权利要求2所述的采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的方法，其特征在于：对移动终端(100)与RTU(200)之间的数据传输规定了查询/设定请求帧、数据包和响应帧，查询/设定请求帧用于移动终端(100)向RTU(200)发送查询/设定请求，查询/设定数据包用于移动终端(100)与RTU(200)间的数据传输；响应帧用于响应要求并确认数据是否传输成功，查询/设定数据包涉及的查询/设定操作有：查询/设定RTU时钟；查询RTU实时水位雨量采样数据；查询RTU实时流速数据；查询RTU运行配置参数；RTU传感器参数；设定时间间隔；设定工作模式。
6.一种采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的系统，其特征在于：包括移动终端(100)、RTU(200)；所述RTU(200)包括：中央处理器CPU(10)、开关量输入模块(20)、模拟量采集模块(30)、存储模块(40)、显示模块(50)、无线通信模块(60)、电压转换模块(70)、蓝牙模块(80)；中央处理器CPU(10)分别与开关量输入模块(20)、模拟量采集模块(30)、存储模块(40)、显示模块(50)、无线通信模块(60)、电压转换模块(70)、蓝牙模块(80)连接；RTU(200)端上的蓝牙模块(80)用于与移动终端(100)蓝牙配对成功后，通过移动终端(100)对水文数据参数进行设定和监控。
7.根据权利要求6所述的采用移动终端进行水文RTU参数设定及监控的系统，其特征在于：所述中央处理器CPU(10)向RTU(200)中各模块发送控制信号，接收并处理各模块传输的数据，从而实现水文数据的实时检测与监测；
所述开关量输入模块(20)通过输入接口与中央处理器CPU(10)通信，开关量输入模块(20)用于提供一个开关量信号使中央处理器CPU(10)工作，同时能接收中央处理器CPU(10)的反馈信号；
所述模拟量采集模块(30)通过输入接口与中央处理器CPU(10)通信，模拟量采集模块(30)用于采集实时水位雨量采样数据、实时流速数据；
所述存储模块(40)用于保存水文数据和参数；
所述显示模块(50)用于RTU(200)的工作状态、参数的本地显示；
所述无线通信模块(60)用于实现模拟量采集模块(30)和中央处理器CPU(10)之间水文数据的远程传输和无线分组通信；
所述电压转换模块(70)用于供电；
所述蓝牙模块(80)用于实现中央处理器CPU(10)跟移动终端(100)的连接。
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