專利名稱：一種地下水資源在線監(jiān)測終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地下水資源在線監(jiān)測終端，屬水資源電子監(jiān)測技術領域。
背景技術：
水是基礎性的自然資源和戰(zhàn)略性的經濟資源；也是人類生存和發(fā)展不可替代的自然資源。水旱災害又是人類面臨的主要自然災害之一。隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，人民生活水平得到不斷提高，社會對水資源需求的數(shù)量與質量要求也越來越高。但由于我國地處東亞大陸，季風氣候特征明顯、降水時空分配不均、下墊面條件復雜、人口眾多，致使全國洪澇災害、干旱缺水、水土流失和水污染十分嚴重，水利面臨的問題和矛盾趨于復雜，尤其是有限的水資源和不斷增長的需求之間矛盾越來越尖銳。洪澇災害、干旱缺水、水土流失、 水污染四大水問題對我國全面建設小康社會已經構成嚴重制約。因此必須采用科學的手段開發(fā)、利用和管理好水資源，完善水利設施，興利避害，造福人類。信息化是當今世界經濟和社會發(fā)展的大趨勢，也是我國產業(yè)優(yōu)化升級和實現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的關鍵環(huán)節(jié)。水利信息化就是指充分利用現(xiàn)代信息技術，深入開發(fā)和廣泛利用水利信息資源，包括水利信息的采集、傳輸、存儲、處理和服務，全面提升水利事業(yè)活動效率和效能的歷史過程。水利信息化可以提高信息采集、傳輸?shù)臅r效性和自動化水平，是水利現(xiàn)代化的基礎和重要標志。地下水資源自動化監(jiān)測系統(tǒng)是指應用遙測、通信、計算機等技術，完成轄區(qū)內地下水資源的水位、水質等數(shù)據的實時采集、報送和處理的信息系統(tǒng)。它能提高水資源指標的測報速度和精度，改變以往僅靠人工測量水資源指標數(shù)據的落后狀況。地下水資源自動態(tài)觀測工作是合理開發(fā)利用、節(jié)約和保護地下水資源的重要依據，實施遠程監(jiān)測，提高動態(tài)觀測工作的信息化水平，對建立健全地下地下水資源動態(tài)數(shù)據庫，保障地下水資源的可持續(xù)利用具有重要意義，是當前我國大力推進的水利信息化的重要組成部分。目前國內外出現(xiàn)了有線網絡和無線網絡兩種遠程監(jiān)測模式。有線網絡檢測方式主要采用INTERNET互聯(lián)網完成遠程數(shù)據傳輸。他將現(xiàn)場各個采樣點通過通信線將其連成網，根據通信方式的不同，可以有以太網、光纖網等等；這種方式也是現(xiàn)在廣為使用的方式。由于數(shù)字信號遠程傳輸?shù)谋Ｕ娑雀?，不受時間和空間影響，因此檢測結果可靠性高，可以實現(xiàn)真正意義上的實時在線遠程監(jiān)測。但是這種方式在網絡鋪設上投資巨大，而且受距離限制，各數(shù)據點之間的距離越遠鋪網的投資就要上升，主要適用于INTERNET網絡普及的地區(qū)。無線網絡遠程監(jiān)控采用無線通信技術，在GPRS、CDMA等網絡產生以前需要自己單獨構建無線網，要自己進行網絡構建包括傳輸設備、中繼站、傳輸協(xié)議制定，工作量比較大，同時抗電磁干擾能力差，容易產生信號失真。GPRS、CDMA等網絡普及以后，這些問題均得到很好的解決。國內外目前GPRS、CDMA等遠程數(shù)據終端主要采用“低端單片機+GPRS等模塊”的模式實現(xiàn)，此方案的優(yōu)點是硬件成本較低，但因為硬件功能較有限，在協(xié)議的開發(fā)和支持上都有一定的難度，因此只能實現(xiàn)少量的應用功能。發(fā)明內容本實用新型的目的在于通過“高性能嵌入式微處理器+GPRS模塊”的模式開展， 設計開發(fā)一個嵌入式多功能地下水資源在線監(jiān)測終端，對于我國開展地下水資源自動(在線)監(jiān)測工作具有重要的意義，具有良好的經濟效益和社會效益。本實用新型的技術方案是一種地下水資源在線監(jiān)測終端，主要由數(shù)據處理和控制模塊、GPRS模塊、以太網接口三部分組成。其中，數(shù)據處理和控制模塊的核心是采用ARM 核RISC結構的AT91SAM9260微處理器，本身自帶RS-232串口和A/D模塊，通過AT91SAM9260 微處理器本身自帶RS-232串口和A/D模塊與現(xiàn)場儀實現(xiàn)通信連接。AT91SAM9260微處理器支持多任務操作系統(tǒng)，有利于多任務的并行處理，這里我們采用實時嵌入式操作系統(tǒng) Linux2. 6作為底層支撐軟件，該操作系統(tǒng)因內核功能強大，源碼公開，便于移植，可剪裁，非常適合嵌入式微處理器運行。在數(shù)據處理和控制模塊上固化了以linux2. 6操作系統(tǒng)為基礎的終端控制軟件，用于終端各功能模塊的初始和控制，軟件層次結構如圖3所示。地下水資源在線監(jiān)測終端的GPRS模塊利用西門子的MC55作為GPRS模塊進行基于GPRS網絡的移動數(shù)據通信，用于建立數(shù)據采集終端與INTERNET服務器的GPRS鏈路連接，AT91SAM9260微處理器通過自身的RS-232串口與GPRS模塊通信，實現(xiàn)設置驅動GPRS 模塊的功能。地下水資源在線監(jiān)測終端的以太網接口以DM9161A網絡芯片作為網絡接口，通過以太網接口直接與互連網通信，建立與INTERNET服務器的以太網鏈路連接，AT91SAM9260 微處理器通過并行總線與DM9161A網絡芯片進行通信。當現(xiàn)場INTERNET網絡使用便利的情況下使用以太網有線方式以節(jié)省通信費用，否則采用GPRS無線方式。本實用新型采用高性能嵌入式微處理器，功能強大，基本達到了通用微處理器的標準，技術性能可靠，有取代單片機的趨勢。

圖1為本實用新型結構示意框圖；圖2為本實用新型工作原理示意框圖；圖3為水資源在線監(jiān)測軟件層次結構框圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明一種地下水資源在線監(jiān)測終端，主要由數(shù)據處理和控制模塊、GPRS模塊、以太網接口三部分組成。其中，數(shù)據處理和控制模塊的的核心是采用ARM核RISC結構的AT91SAM9260微處理器，本身自帶RS-232串口和 A/D模塊，通過AT91SAM9260微處理器本身自帶RS-232串口和A/D模塊與現(xiàn)場儀實現(xiàn)通信連接。AT91SAM9260微處理器支持多任務操作系統(tǒng)，有利于多任務的并行處理，這里我們采用實時嵌入式操作系統(tǒng)LinuX2. 6作為底層支撐軟件，該操作系統(tǒng)因內核功能強大，源碼公開，便于移植，可剪裁，非常適合嵌入式微處理器運行。在數(shù)據處理和控制模塊上固化了以 linux2. 6操作系統(tǒng)為基礎的終端控制軟件，用于終端各功能模塊的初始和控制，軟件層次結構如圖3所示。地下水資源在線監(jiān)測終端的GPRS模塊利用西門子的MC55作為GPRS模
4塊進行基于GPRS網絡的移動數(shù)據通信，用于建立數(shù)據采集終端與INTERNET服務器的GPRS 鏈路連接，AT91SAM9260微處理器通過自身的RS-232串口與GPRS模塊通信，實現(xiàn)設置驅動GPRS模塊的功能。地下水資源在線監(jiān)測終端的以太網接口以DM9161A網絡芯片作為網絡接口，通過以太網接口直接與互連網通信，建立與INTERNET服務器的以太網鏈路連接， AT91SAM9260微處理器通過并行總線與DM9161A網絡芯片進行通信。當現(xiàn)場INTERNET網絡使用便利的情況下使用以太網有線方式以節(jié)省通信費用，否則采用GPRS無線方式。地下水資源在線監(jiān)測終端工作原理本實用新型采用RS-232數(shù)據采集方式，同時保留了傳統(tǒng)的A/D采集方式。ARM嵌入式處理器通過RS — 232串口或A/D模塊采集數(shù)據，使用串口驅動GPRS無線通信模塊經過 GPRS無線網或者使用以太網卡直接連接到INTERNET實現(xiàn)數(shù)據傳輸，最終上傳至INTERNET 網絡的服務器。如圖3所示，地下水資源在線監(jiān)測終端通過RS — 232串口或A/D模塊采集現(xiàn)場儀器數(shù)據，并進行處理。地下水資源在線監(jiān)測終端在GPRS模式下利用GPRS模塊進行基于 GPRS網絡的移動數(shù)據通信，用于建立數(shù)據采集終端INTERNET服務器的GPRS鏈路連接，并進行數(shù)據與命令的交互，完成GPRS模式下現(xiàn)場采集數(shù)據(水位、水溫、電導率)的上傳功能； AT91SAM9260微處理器通過自身的RS-232串口與GPRS模塊通信，實現(xiàn)設置驅動GPRS模塊的功能。地下水資源在線監(jiān)測終端在以太網模式下以DM9161A網絡芯片作為網絡接口，通過以太網網絡接口直接與INTERNET互連網通信，建立INTERNET服務器的以太網鏈路連接， 并進行數(shù)據與命令的交互，完成以太網模式下現(xiàn)場采集數(shù)據(水位、水溫、電導率)的上傳功能；AT91SAM9260微處理器通過并行總線與DM9161A網絡芯片進行通信。
權利要求1. 一種地下水資源在線監(jiān)測終端，由數(shù)據處理和控制模塊、GPRS模塊、以太網接口三部分組成，其特征在于，數(shù)據處理和控制模塊采用ARM核RISC結構的AT91SAM9260微處理器，AT91SAM9260微處理器本身自帶RS-232串口和A/D模塊與現(xiàn)場儀實現(xiàn)通信連接；GPRS 模塊利用西門子的MC55作為GPRS模塊進行基于GPRS網絡的移動數(shù)據通信；以太網接口以 DM9161A網絡芯片作為網絡接口 ；AT91SAM9260微處理器通過自身的RS-232串口與GPRS模塊通信，實現(xiàn)設置驅動GPRS模塊的功能，AT91SAM9260微處理器通過并行總線與DM9161A網絡芯片進行通信。
專利摘要本實用新型涉及一種地下水資源在線監(jiān)測終端，主要由數(shù)據處理和控制模塊、GPRS模塊、以太網接口三部分組成。其中，數(shù)據處理和控制模塊的核心是采用ARM核RISC結構的AT91SAM9260微處理器，通過AT91SAM9260微處理器本身自帶RS-232串口和A/D模塊與現(xiàn)場儀實現(xiàn)通信連接。AT91SAM9260微處理器支持多任務操作系統(tǒng)。GPRS模塊利用西門子的MC55作為GPRS模塊進行基于GPRS網絡的移動數(shù)據通信，用于建立數(shù)據采集終端與INTERNET服務器的GPRS鏈路連接，AT91SAM9260微處理器通過自身的RS-232串口與GPRS模塊通信，實現(xiàn)設置驅動GPRS模塊的功能。地下水資源在線監(jiān)測終端的以太網接口以DM9161A網絡芯片作為網絡接口，通過以太網接口直接與互連網通信，AT91SAM9260微處理器通過并行總線與DM9161A網絡芯片進行通信。本實用新型功能強大，技術性能可靠，有取代單片機的趨勢。
文檔編號G01K1/02GK202101722SQ20112003280
公開日2012年1月4日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者張景華, 李凌云, 李子東, 焦興臣, 隋明海 申請人:聊城方舟電子技術有限公司