需求分析

地下水资源的水位高度变化影响着地质变化和地壳的运动。以往检测地下水位变化的解决方法是人工到现场手动测量采集数据。但是由于地下水的监测范围广泛，工作周期长，人力资源耗费大。为了满足山东省地下水的监测要求，提高效率节省资源，我公司根据山东地区地下水监测的实际需求，提出以传感器为远端采集设备，通过GPRS网络定时登录服务器，将传感器采集的监测数据上传的解决办法。

因此需要我公司根据客户实际需求，制定了确实可行的解决方案，并开发了智能GPRS数据传输器，该产品通过电源支持供电，采用GPRS网络通讯方式进行数据传输。

无线GPRS地下水网络系统终端采用了大规模集成电路技术、嵌入式操作系统、网络数据传输技术、抗干扰技术和串行接口通信技术。在线路的设计与元器件的选择上以适应较大的环境适应性为原则，确保了设备运行的可靠性。特别采用了太阳能供电方式，特别适用于不方便提供220V交流电源的野外数据采集现场。通过上位机软件可以监测远端点设备，将采集的数据传回到中控室，并将数据保存在软件后台数据库中。

系统组成及组网方案

山东省地下水网络监测系统整体分为三部分：远端监测点、无线传输链路、中心控制室。

一、远端监测点

1、数据采集器

2、GPRS数据传输器

3、数据传输设备电源

数据采集器：我们采用传感器对地下水的水位进行监测；GPRS数据传输设备可以将所采集的数据按照用户设定的上传时间间隔上传而数据传输设备电源采用太阳能供电方式，适合工作于野外无人值守的环境中。

二、 无线传输链路采用GPRS数据传输。由远端监测点数据传输设备发送数据到GPRS网络，再经过服务转换进入到Internet网络传输到应用服务器，并GPRS数据服务器转发数据到客户端件。实现中控室客户端软件和远端监测点GPRS数据传输设备之间的无线数据通讯。

三、中控室采用一个计算机作为客户端，利用客户端软件对现场进行采集、监测、设计等功能。客户端软件同时要实现数据存储，电子地图，直方图等功能。中心控制室采用应用服务器为无线链路提供数据连接。GPRS数据服务器采用嵌入式实施任务操作系统，采用独立通讯协议进行数据通讯。因此避免了网络上的各种病毒软件的攻击，安全性高。避免了病毒攻击所带来的大量的系统维护工作。GPRS数据服务器需要固定IP，以此解决多客户端和远端设备采用活动IP进行彼此通讯的技术问题。

系统构成

1、前端传感器

● 与地下水质监测点相连，用于采集地下水监测数据。

● 电池支持供电。

2、无线GPRS数据传输终端

● 通过标准的RS232串口与传感器相连，提供传输通道。

● 内嵌TCP/IP网络传输协议。

● 太阳能供电。

3、GPRS数据服务器

GPRS数据服务器以现有PLC板为核心控制，看门狗监测PLC工作如果出现异常进行复位。同时在设备外壳需要有液晶屏幕显示和指示灯显示。GPRS模块接收到的数据也可通过RS232口传输到终端设备。Watchdog主要用来防止终端系统死机、电源管理实现定时唤醒和睡眠模式。

4、中心控制室及异地软件平台

● 山东无线GPRS地下水网络监测系统软件1.10版。

● 本地客户端软件。

5、组网方式

● 利用GPRS通信方式，将在地下水监测点采集的数据上传给到中控室，并将数据保存在软件后台数据库中，通过上位机软件可以查看采集到的数据。

● 系统框图如下：

系统各组成部分功能

1、前端智能传感器

● 数据接口：一个或者两个RS232接口，可同时接一个或者两个传感器；波特率为9600Bps。

● 系统通信端口采用全隔离技术，可避免通信系统因雷击，或其他故障损害通信端口。

● 使用单片机控制采集频率及上传频率。

● 电池供电。

2、GPRS智能传输终端

● 串口通讯速率选择9600Bps，串口通讯的模式是8位数据位、1位停止位、无奇偶校验、无硬件控流。

● 远程/自动唤醒功能，实现了远程数据采集、控制，保证其工作的可靠性。

● 内嵌了完整的TCP/IP协议，应用更全面、更广阔。

● 带自主开发的主控电路和硬件看门狗，保证电路可靠工作，并且根据需要进行软件串口升级。

● 实现了点对点的数据传输，保证计算机的IP地址与设备的IP地址一致，设备所设端口号与服务器端口号一致。

● 实现了太阳能供电方式。

3、GPRS数据服务器

● 连接GPRS数据传输服务器并转发其上传数据的数据服务功能。

● 连接本地客户端设置软件；完成数据查看，数据转发以及GPRS数据传输服务器的设置功能。

4、中心控制室及异地软件平台

本地客户端软件——山东无线GPRS地下水网络监测系统软件1.10版，可以对在线设备进行数据采集，进入测试方式等。可以设置一定的管理权限，保证系统的安全性；可以对设备进行管理、设置等；可以进行数据查询。