基于GPRS的水情自动测报仪

1　水情自动测报系统的现状

水情自动测报可分为两种基本形式,即自报式和应答式。自报式为遥测站根据遥测参数的变化而随机向数据采集中心发送信息;应答式是遥测站根据调度中心的命令而发送采集信息。自报式又可分为:

(1)实时自报:当有外部事件发生并达到设置的值时,立即将数据发送到中心站。

(2)定时自报:测站每隔一定时间自报一次,把本站当前的水文数据发送出去。

(3)自适应报:在预先设置的时间间隔内,若外部时间变化量达到预先设置的值时,立即报告;否则,按预先设置的时间间隔定时向中心站报告;或者在定时自报时刻将当前测值与前一次发信值比较,若有变化即向中心站报告,若无变化则放弃本次发信。

2　系统功能实现

系统以单片机AT89S52为核心,包括信号传感、数据调理、A/D转换、键盘及显示、无线通信、时钟等电路,系统结构如图1所示。

AT89S52单片机具有较高的性能价格比,内部的8 K的FLASH程序存储器,可满足程序存放需要; 256字节的片内RAM也可满足编程的变量等要求;具有中断唤醒功能,使AT89S52在进入掉电工作方式后,只要在两个外部中断输入引脚上施加宽度大于16 ms的低电平,就能唤醒CPU继续工作。

因此没有任务时可让CPU处于休眠状态以节省电源,并可根据数据采集需要来启动CPU工作。

系统功能模块分为3个部分。

2. 1　信号的传感放大及A /D转换电路

系统需要测量水位、雨量、流量、温度、湿度、气压等水情参数,相应传感器的输出量有模拟量、数字量、频率量等。水位传感器采用KYC系列液位传感器,它的输出信号是电压值,经由滤波电路和放大电路处理后进行采集。流量传感器采用HR系列涡街流量传感器,输出标准电流量,需要通过电流-电压转换电路把它转换成电压信号,即通过一标准电阻变换成电压信号,再经过放大后送模数转换器。温湿度测量采用热电阻传感器,由于距离较短,可采用二线式连接方法。连结成电桥形式以提高灵敏度,采用+5 V基准电压激励。输出信号再经过放大后送模数转换器,具体测量电路如图2所示。

气压传感器采用KYC01系列绝压传感器,它采用高精度、高稳定性非隔离式压力传感器组件,通过精密温度补偿而成。它的零点输出为-2~2 mV,满量程输出为100 mV左右,经由滤波电路和放大电路处理后送模数转换器。雨量传感器采用翻斗式雨量计,其输出为开关量。为了将开关信号输入单片机,要对信号进行隔离、滤波等处理,转换成单片机能接受的逻辑信号,图3为原理图,当开关节点断开时,输出为高电平,当节点闭合时为低电平。图中R2电阻起到防止由潮湿引起的泄漏电流的作用,其中R4、C1起到防抖动和抗干扰的作用,U2、U3起到缓冲的作用,最后CPU对信号脉冲进行计数形成雨量数据。