一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于通信領(lǐng)域，提供了一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)，其所述系統(tǒng)包括：第一CPU、第二CPU、第一組溫度傳感器、第二組溫度傳感器、第一組水壓傳感器、第二組水壓傳感器、存儲器、第一信號通道控制檢測、第二信號通道控制檢測、第三信號通道控制檢測和第四信號通道控制檢測。本發(fā)明【具體實施方式】提供的技術(shù)方案具有可靠性高，穩(wěn)定性高的優(yōu)點。
【專利說明】一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，尤其涉及一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水文監(jiān)測系統(tǒng)就是在一定地區(qū)或流域內(nèi)，按一定原則，用一定數(shù)量各類水文監(jiān)測點構(gòu)成的水文資料收集系統(tǒng)，也叫水文站網(wǎng)，水文監(jiān)測系統(tǒng)的作用是監(jiān)測本地區(qū)或本流域內(nèi)水文要素在時空上長期變化規(guī)律，為防汛抗旱、水利工程規(guī)劃運行管理、水資源合理利用、農(nóng)業(yè)發(fā)展、城市建設(shè)以及水環(huán)境治理、保護(hù)等及國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
[0003]鑒于國外信息化產(chǎn)業(yè)起步較早，所以水文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動化水平較之我國也比較高。我國水文自動化檢測系統(tǒng)經(jīng)過近40年的發(fā)展，在現(xiàn)代電子、傳感、通信和計算機(jī)技術(shù)等眾多技術(shù)的支持下也已獲得了迅速地發(fā)展?；仡櫜煌臍v史時期，所建系統(tǒng)快速采集的數(shù)據(jù)，為防汛和水利調(diào)度的決策提供了依據(jù)和參考，發(fā)揮了相當(dāng)大的社會經(jīng)濟(jì)效益。尤其近年來可持續(xù)發(fā)展的要求和水資源的不足，要求更加實時地監(jiān)測水溫、水位、流量、水污染等數(shù)據(jù)。
[0004]目前，針對水資源的監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)有一些，但是針對凍土性質(zhì)的水文監(jiān)測系統(tǒng)還很缺乏，究其原因，主要在于凍土環(huán)境對監(jiān)測系統(tǒng)要求高、數(shù)據(jù)綜合處理能力強(qiáng)。中國是世界第三凍土大國，在青藏高原和大興安嶺地區(qū)存在著大片凍土區(qū)，多年凍土面積約占國土總面積的22%。由于凍土地帶地質(zhì)條件比較惡劣，又多是山區(qū)，布設(shè)的降水觀測站點稀疏，故高海拔地區(qū)(MOOOm)降水觀測奇缺。
[0005]傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)是現(xiàn)代測量和自動化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一，從宇宙勘探到海洋開發(fā)；從生產(chǎn)的過程控制到現(xiàn)代文明生活，幾乎每一項科學(xué)技術(shù)都離不開傳感器數(shù)據(jù)采集監(jiān)控。因此，許多國家對傳感器技術(shù)的發(fā)展十分重視。目前國外主要在兩個方面進(jìn)行研究突破，一是大力發(fā)展傳感器技術(shù)，制造高精密、高集成傳感器，來提高傳感器精度和可靠性，如日本把傳感器技術(shù)列入六大核心技術(shù)(計算機(jī)、通訊、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體和傳感器)之一。二是研究數(shù)據(jù)采集技術(shù)，朝著小型化，智能化，提高設(shè)備數(shù)據(jù)的處理、監(jiān)控能力。
[0006]國內(nèi)在微處理器開發(fā)制造方面深入，集成程度越來越高，涌現(xiàn)一大批的微處理芯片，結(jié)合傳感器技術(shù)使得測量技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程測量監(jiān)控，數(shù)據(jù)處理和工作效力大大提升，目前傳感器技術(shù)的趨向于小型化、集成化以及智能化發(fā)展。智能化技術(shù)將成為未來傳感器的主流。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，對水文監(jiān)測信息不斷提出新要求，水文觀測的項目和內(nèi)容不斷增加，對觀測手段和方法以及水文監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提出了越來越高的要求；現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，也促進(jìn)了水文監(jiān)測技術(shù)自動化的發(fā)展。
[0007]水文監(jiān)測技術(shù)是水文水利信息化的重要基礎(chǔ)，它是水文傳感器技術(shù)與采集、存儲、傳輸、處理技術(shù)的集成。近40年來，我國水文自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用技術(shù)有了巨大的進(jìn)步，所建系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)為防汛抗旱、水利工程規(guī)劃運行管理、水資源合理利用、農(nóng)業(yè)發(fā)展、城市建設(shè)以及水環(huán)境治理、保護(hù)等及國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展管理決策提供了依據(jù)和參考，但整體水平與西方發(fā)達(dá)國家相比還存在著很大的差距，其中信息采集、傳輸手段和技術(shù)比較落后，信息時效性差，不能滿足對水文數(shù)據(jù)實時、快速、準(zhǔn)確監(jiān)測的要求。尤其是凍土地帶，其環(huán)境惡劣，需要高穩(wěn)定性和可靠性的監(jiān)測點，其數(shù)量更是稀少。
[0008]目前市面上已經(jīng)有一些溫度與水壓的監(jiān)控系統(tǒng)，但其能夠處理的通道數(shù)量有限，數(shù)據(jù)優(yōu)化處理和測量精度方面有一定的限制，所以現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性較低的問題。
[0010]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:第一 CPU、第二 CPU、第一組溫度傳感器、第二組溫度傳感器、第一組水壓傳感器、第二組水壓傳感器、存儲器、第一信號通道控制檢測、第二信號通道控制檢測、第三信號通道控制檢測和第四信號通道控制檢測；
[0011]其中，其中第一組溫度傳感器分別與第一信號通道控制器的多個輸入端口連接，第一信號通道控制器的輸出端分別與第一 CPU和第二 CPU連接；
[0012]第二組溫度傳感器分別與第三信號通道控制器的多個輸入端口連接，第三信號通道控制器的輸出端分別與第一 CPU和第二 CPU連接；
[0013]第一組水壓傳感器分別與第二信號通道控制器的多個輸入端連接，第二信號通道控制器的輸出端分別與第一 CPU和第二 CPU連接；
[0014]第二組水壓傳感器分別與第四信號通道控制器的多個輸入端連接，第四信號通道控制器的輸出端分別與第一 CPU和第二 CPU連接；
[0015]存儲器分別與第一 CPU和第二 CPU連接；
[0016]第一 CPU與第二 CPU之間能夠數(shù)據(jù)傳輸。
[0017]可選的，所述系統(tǒng)還包括:GPRS模塊和GPS模塊，GPRS模塊與第一 CPU和第二 CPU連接；GPS模塊與第一 CPU和第二 CPU連接。
[0018]可選的，所述系統(tǒng)還包括:工業(yè)級專用小信號放大器，所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第一組溫度傳感器與第一信號通道控制器之間、所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第二組溫度傳感器與第三信號通道控制器之間、所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第一組水壓傳感器與第二信號通道控制器之間和所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第二組水壓傳感器與第四信號通道控制器之間。
[0019]在本發(fā)明的技術(shù)方案具有可靠性高，穩(wěn)定性高的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】提供的一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】提供的一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】提供的傳感器與放大電路原理框圖；[0023]圖4是本發(fā)明【具體實施方式】提供的CPU模塊結(jié)構(gòu)框圖
[0024]圖5是本發(fā)明【具體實施方式】提供的系統(tǒng)總體流程圖；
[0025]圖6是本發(fā)明【具體實施方式】提供的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明【具體實施方式】提供的一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖1所示，包括:第一 CPUl1、第二 CPU12、第一組溫度傳感器131、第二組溫度傳感器132、第一組水壓傳感器141、第二組水壓傳感器142、存儲器17、第一信號通道控制檢測181、第二信號通道控制檢測182、第三信號通道控制檢測183和第四信號通道控制檢測184 ;上述第一組溫度傳感器131、第二組溫度傳感器132、第一組水壓傳感器141、第二組水壓傳感器142的數(shù)量均為多個，即2個或2個以上的傳感器。
[0028]其中，其中第一組溫度傳感器131分別與第一信號通道控制器181的多個輸入端口連接，第一信號通道控制器181的輸出端分別與第一 CPUll和第二 CPU12連接；
[0029]第二組溫度傳感器132分別與第三信號通道控制器183的多個輸入端口連接，第三信號通道控制器183的輸出端分別與第一 CPUll和第二 CPU12連接；
[0030]第一組水壓傳感器141分別與第二信號通道控制器182的多個輸入端連接，第二信號通道控制器182的輸出端分別與第一 CPUll和第二 CPU12連接；
[0031]第二組水壓傳感器142分別與第四信號通道控制器184的多個輸入端連接，第四信號通道控制器184的輸出端分別與第一 CPUll和第二 CPU12連接；
[0032]存儲器17分別與第一 CPUll和第二 CPU12連接；
[0033]第一 CPUll與第二 CPU12之間能夠數(shù)據(jù)傳輸。
[0034]本發(fā)明提供的技術(shù)方案提供雙CPU系統(tǒng)，在系統(tǒng)正常工作時，雙CPU分別處理各自采集的數(shù)據(jù)，可以保證較高的數(shù)據(jù)處理性能，同時在任意一個CPU故障時，另外一個CPU能夠完全接替該故障CPU來工作，這樣能夠提高可靠性和穩(wěn)定性，另外，本發(fā)明提供的技術(shù)方案的傳感器的數(shù)量為多個傳感器，也就是說有多路通道來進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，所以其具有多通道傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)點。
[0035]可選的，上述系統(tǒng)還可以包括:GPRS模塊和GPS模塊，GPRS模塊與第一 CPUl I和第二 CPU12連接；GPS模塊與第一 CPUll和第二 CPU12連接。
[0036]可選的，上述系統(tǒng)還包括:工業(yè)級專用小信號放大器，所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第一組溫度傳感器與第一信號通道控制器之間、所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第二組溫度傳感器與第三信號通道控制器之間、所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第一組水壓傳感器與第二信號通道控制器之間和所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第二組水壓傳感器與第四信號通道控制器之間。
[0037]多通道溫度與水位自動監(jiān)控系統(tǒng)主要包括傳感器及其放大模塊(溫度與水壓信號采集)、中央控制模塊(數(shù)據(jù)運算與存儲)、通訊模塊(GPS/GPRS)和電源模塊，具有數(shù)據(jù)采集、融合、分析、控制、通訊功能。并通過對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議的制定，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮、加密、傳輸、存儲功能，支持多通道的水溫與水位自動監(jiān)控應(yīng)用與服務(wù)。本發(fā)明系統(tǒng)通過前端多通道傳感器模塊對水溫和水位進(jìn)行有效采集，并將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過中央控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、融合、分析，再將結(jié)果存儲在本地，或通過通訊模塊傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器端進(jìn)行進(jìn)一步分析與存儲，從而將整個流域的水溫與水溫狀況進(jìn)行有效判斷，將相關(guān)結(jié)果通過圖表、數(shù)據(jù)表格等多種方式提供給用戶查詢。
[0038]實施方案主要分成兩個部分:多通道溫度與水位自動監(jiān)控系統(tǒng)平臺和多通道溫度與水位自動監(jiān)控系統(tǒng)控制系統(tǒng)，分別對應(yīng)多通道溫度與水位自動監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。
[0039]硬件平臺核心部分包括多個水溫和水位傳感器、CPU控制芯片系統(tǒng)、GPS模塊、GPRS通信模塊、電源系統(tǒng)，實現(xiàn)流域或者凍土地帶監(jiān)控點水溫和水位的實時采集、水溫水位信息融合、水域位置信息獲取、有效信息傳輸。其硬件設(shè)計框圖如圖2所示。
[0040]軟件設(shè)計主要是針對CPU控制芯片系統(tǒng)，對多通道傳感系統(tǒng)進(jìn)行采集控制、對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、融合、添加位置信息，通過通訊模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)在后臺服務(wù)器端的存儲與進(jìn)一步處理。
[0041]多通道溫度與水位自動監(jiān)控系統(tǒng)包括GPS和其它傳感器，實現(xiàn)對流域或者凍土地帶監(jiān)測點水溫與水位的實時監(jiān)測，具有對采集數(shù)據(jù)分析加工的能力，通過無線通訊模塊上傳到后臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。該系統(tǒng)主要由多個水溫和水位傳感器合成的數(shù)據(jù)采集卡、雙CPU控制芯片系統(tǒng)、存儲模塊、GPS模塊、GPRS通信模塊、電源系統(tǒng)構(gòu)成。具體說明如下:
[0042]傳感器數(shù)據(jù)采集卡
[0043]I)多通道水溫傳感器:
[0044]可同時采集20路水溫值。溫度傳感器采樣高精度的工業(yè)溫度傳感器Pt 100。水溫傳感器，精度可以達(dá)到0.2度，誤差為0.47度，采樣頻率可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
[0045]2)多通道水位傳感器
[0046]多通道水位傳感器可以同時采集4路水位值。傳感器采用高精度壓力傳感器，能夠?qū)λ畨旱奈⑷踝兓a(chǎn)生感應(yīng)，實時顯示水位的變化值。測量范圍為O — 80KPa，能夠精確測量正負(fù)Imm的水位變化。采樣的頻率可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
[0047]3)放大電路
[0048]放大電路是該采集卡的核心關(guān)鍵技術(shù)，放大電路采用工業(yè)級專用小信號放大器。針對需要采集的信號，傳感器會將該信號轉(zhuǎn)換為微弱電信號。為了能夠正確讀取數(shù)據(jù)，需要將微弱信號進(jìn)行放大。放大電路的參數(shù)與性能直接關(guān)系到采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。傳感器與放大電路原理框圖如圖3所示。
[0049]雙CPU控制芯片系統(tǒng)
[0050]控制壓力傳感器采集水壓，將采集的信號放大后通過相關(guān)的算法運算得出水位信息，并連同溫度傳感器采集信號經(jīng)過放大電路放大后，通過相關(guān)算法得出的水溫數(shù)據(jù)，對多通道采集的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行預(yù)處理、數(shù)據(jù)融合，并通過GPS模塊提取時間、位置信息，融合至水溫水位信息中，再經(jīng)GPRS模塊無線傳輸至后臺服務(wù)器端。
[0051 ] 雙CPU模塊均采用高性能32位ARM CORTEX M3芯片，最高工作頻率為72MHz。帶12bit高精度AD轉(zhuǎn)換器。有2路串口，帶CAN bus接口，方便連接CAN總線。主從結(jié)構(gòu)方式在性能要求較高模式下主CPU和從CPU分別處理各自的數(shù)據(jù)；在其中一片CPU出現(xiàn)故障時，另外一片CPU仍然可以處理全部傳感器采集的數(shù)據(jù)，同時內(nèi)部硬件看門狗，能夠?qū)崟r監(jiān)測軟件運行狀況，保證高可靠性和穩(wěn)定性。其中CPU模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。
[0052]GPS模塊，采用現(xiàn)有GPS模塊，可以實時顯示該系統(tǒng)所處的位置的詳細(xì)經(jīng)緯度信息。通訊模塊將采集的各種信號數(shù)據(jù)，通過GPRS通訊模塊，定時傳送給服務(wù)器作進(jìn)一步的處理。存儲模塊存儲模塊包括兩部分，數(shù)據(jù)緩存和永久存儲介質(zhì)。數(shù)據(jù)緩存保存于RAM中，永久存儲介質(zhì)包括Flash和SD卡。電源模塊，由于系統(tǒng)處于偏遠(yuǎn)凍土區(qū)域，電力系統(tǒng)常常不穩(wěn)定，波動電流輸入極易造成電路系統(tǒng)燒毀，因此電源模塊的設(shè)計在整個系統(tǒng)中極為關(guān)鍵和重要。需要給整個系統(tǒng)提供需要的穩(wěn)定電源，特別是針對多通道傳感器系統(tǒng)，還需要合理的設(shè)計，分配合適的電量給多通道傳感器系統(tǒng)，以便能正常同時驅(qū)動多個傳感器模塊工作。
[0053]經(jīng)設(shè)計和測試后，本系統(tǒng)電源部分采用工業(yè)級超寬電壓控制芯片，能夠耐40V的浪涌電壓。具體實現(xiàn)采用工業(yè)電源控制芯片，輸入電壓范圍在4.5V至40V，輸出電流大小為3A。該控制芯片為開關(guān)電源控制器，電源轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)90%，開關(guān)頻率為150KHZ。為方便在野外安裝與布設(shè)，同時，本系統(tǒng)采用蓄電池系統(tǒng)和太陽能電池板供電，保證系統(tǒng)長期可靠工作。
[0054]多通道溫度與水位自動監(jiān)控控制系統(tǒng)(軟件設(shè)計)
[0055]多通道溫度與水位自動監(jiān)控控制系統(tǒng)實現(xiàn)對多種傳感器和GPS的控制、數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸系統(tǒng)，并實現(xiàn)與后臺服務(wù)器端的無線數(shù)據(jù)交換?？傮w功能流程圖如圖5。
[0056]其中，軟件實現(xiàn)的核心在與基于CPU芯片的控制系統(tǒng)中，對多通道傳感器數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)程序和功能軟件模塊。功能模塊分為1.傳感器數(shù)據(jù)采集、處理控制模塊；
2.FATFS (File Allocation Table File System)文件系統(tǒng)與 SD 存儲卡模塊；3.基于通信模塊的TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸模；4.RTC(Real-Time Clock, RTC)實時時鐘模塊。
[0057]傳感器數(shù)據(jù)采集
[0058]數(shù)據(jù)采集終端定時采集多通道傳感器數(shù)據(jù)；
[0059]a.溫度采集功能:20通道路溫度數(shù)據(jù)采集
[0060]b.水位采集功能:4通道水位數(shù)據(jù)采集
[0061]對于傳感器數(shù)據(jù)采集來講，有兩個比較重要的指標(biāo)，采樣率和分辨率。采樣率是A/D轉(zhuǎn)換的速度，不同的傳感器有不同的采樣率，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)傳感器的類型選擇適當(dāng)?shù)牟蓸勇?。多個不同類型的傳感器對數(shù)據(jù)采集后可用軟件設(shè)定采樣率，使得采樣數(shù)據(jù)同步。這也是多通道數(shù)據(jù)采集的核心部分。
[0062]采用多通道傳感器以及對應(yīng)放大電路，同時采集多路水溫與水壓信號；
[0063]數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)如圖6所示:
[0064]文件控制系統(tǒng)
[0065]本文件控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)FATFS文件系統(tǒng)建立，并能擴(kuò)展至多種存儲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，如SD卡。數(shù)據(jù)采集終端把數(shù)據(jù)和采集時間打包后存儲于本地存儲器中，進(jìn)一步可通過串口發(fā)送到無線傳輸設(shè)備終端；
[0066]通信模塊通信方式和參數(shù)約定
[0067]系統(tǒng)采用串口通信方式，采用如下參數(shù)約定:
[0068]波特率:II52OO
[0069]數(shù)據(jù)位:8[0070]奇偶校驗:無
[0071]停止位:1
[0072]數(shù)據(jù)流控制:無流控
[0073]對傳輸協(xié)議的約定如下:
[0074]定義起始幀頭，如果數(shù)據(jù)幀中存在與幀頭形同結(jié)構(gòu)字節(jié)，定義轉(zhuǎn)義字符并將這個字節(jié)更換為特定兩個字節(jié)，其中前一字節(jié)為轉(zhuǎn)義字符
[0075]如果幀數(shù)據(jù)中某個字節(jié)與轉(zhuǎn)義字符本身相同，則將其更換為特定兩字節(jié)序列
[0076]不包括幀頭的所有數(shù)據(jù)都應(yīng)該參與轉(zhuǎn)義，包括校驗和
[0077]所有數(shù)據(jù)都參與校驗，采用CRC16校驗方式
[0078]數(shù)據(jù)都采用加密后的16進(jìn)制表示
[0079]為了保證可靠傳輸，所有幀都需要確認(rèn)
[0080]序號由幀的發(fā)起方維護(hù)，確認(rèn)幀將原序號帶回
[0081]帶擴(kuò)展數(shù)據(jù)的消息分包傳輸時，不同的包有不同的序號
[0082]對消息基本結(jié)構(gòu)的約定如下:
[0083]傳送定長數(shù)據(jù)時，采用不帶擴(kuò)展數(shù)據(jù)的消息結(jié)構(gòu)，比如定時傳感數(shù)據(jù)和采集時間。此類消息長度為I個字節(jié)幀頭+32個字節(jié)有效數(shù)據(jù)+2個字節(jié)校驗和=35個字節(jié)。傳送其它數(shù)據(jù)時，采用帶擴(kuò)展數(shù)據(jù)的消息結(jié)構(gòu)。消息長度為I個字節(jié)幀頭+32個字節(jié)有效數(shù)據(jù)+擴(kuò)展數(shù)據(jù)長度+2個字節(jié)校驗和=35個字節(jié)+擴(kuò)展數(shù)據(jù)長度。分包傳輸時，不同的分包分配不同的幀序號。
[0084]數(shù)據(jù)傳輸
[0085]無線傳輸終端把數(shù)據(jù)采集終端的傳感器數(shù)據(jù)定時通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。
[0086]數(shù)據(jù)傳輸功能:GPRS數(shù)據(jù)傳輸，對指定域名/IP服務(wù)器進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)
[0087]為了保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被非法獲取，整個過程的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密傳輸；
[0088]為了保證可靠傳輸，所有數(shù)據(jù)幀都需要確認(rèn)。
[0089]RTC 系統(tǒng)
[0090]該系統(tǒng)主要功能是用于實時系統(tǒng)建立，提供時間，如年月日時分秒。并提供計時時間運算，用于判斷采集時間，為多通道數(shù)據(jù)采集時間控制提供核心保障。
[0091]設(shè)備選型和管理功能
[0092]根據(jù)水溫與水位采集的工作環(huán)境，傳感器選用高性能高可靠性的傳感器，以保證數(shù)據(jù)的長期穩(wěn)定采集；
[0093]數(shù)據(jù)采集終端采用高可靠性的芯片和電路板，加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性；
[0094]數(shù)據(jù)采集終端具有終端狀態(tài)查詢和診斷功能。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器端發(fā)送命令查詢數(shù)據(jù)采集終端的傳感器狀態(tài)信息；
[0095]數(shù)據(jù)采集終端可以通過數(shù)據(jù)終端服務(wù)器進(jìn)行軟件的自動升級。
[0096]水溫與水位分析系統(tǒng)
[0097]后臺服務(wù)器端可根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)建立水溫與水位變化數(shù)據(jù)庫，分析監(jiān)控點水文狀況，并可將相關(guān)結(jié)果通過圖表、數(shù)據(jù)表格等多種方式提供給用戶查詢。
[0098]本發(fā)明通過我們設(shè)計的試驗設(shè)備在黑河流域的祁連山腹地測試表明，本系統(tǒng)可以方便可靠的采集測試區(qū)域的水溫和水位變化。能夠可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸至后臺服務(wù)器進(jìn)行處理，可方便進(jìn)行水溫與水位的圖表顯示，方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)表格查詢。
[0099]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。
[0100]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高可靠性多通道水溫水位自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:第一CPU、第二 CPU、第一組溫度傳感器、第二組溫度傳感器、第一組水壓傳感器、第二組水壓傳感器、存儲器、第一信號通道控制檢測、第二信號通道控制檢測、第三信號通道控制檢測和第四信號通道控制檢測； 其中，其中第一組溫度傳感器分別與第一信號通道控制器的多個輸入端口連接，第一信號通道控制器的輸出端分別與第一 CPU和第二 CPU連接； 第二組溫度傳感器分別與第三信號通道控制器的多個輸入端口連接，第三信號通道控制器的輸出端分別與第一 CPU和第二 CPU連接； 第一組水壓傳感器分別與第二信號通道控制器的多個輸入端連接，第二信號通道控制器的輸出端與第一 CPU和第二 CPU連接； 第二組水壓傳感器分別與第四信號通道控制器的多個輸入端連接，第四信號通道控制器的輸出端與第一 CPU和第二 CPU連接； 存儲器分別與第一 CPU和第二 CPU連接； 第一 CPU與第二 CPU之間能夠數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:GPRS模塊和GPS模塊，GPRS模塊與第 一 CPU和第二 CPU連接；GPS模塊與第一 CPU和第二 CPU連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:工業(yè)級專用小信號放大器，所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第一組溫度傳感器與第一信號通道控制器之間、所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第二組溫度傳感器與第三信號通道控制器之間、所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第一組水壓傳感器與第二信號通道控制器之間和所述工業(yè)級專用小信號放大器連接在第二組水壓傳感器與第四信號通道控制器之間。
【文檔編號】G05B19/418GK103901928SQ201210587289
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】黃曉霞, 毛成華, 肖鐘凱, 呂婧 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院