专利名称：一种地下水资源在线监测终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地下水资源在线监测终端，属水资源电子监测技术领域。
背景技术：
水是基础性的自然资源和战略性的经济资源；也是人类生存和发展不可替代的自然资源。水旱灾害又是人类面临的主要自然灾害之一。随着我国国民经济的高速发展，人民生活水平得到不断提高，社会对水资源需求的数量与质量要求也越来越高。但由于我国地处东亚大陆，季风气候特征明显、降水时空分配不均、下垫面条件复杂、人口众多，致使全国洪涝灾害、干旱缺水、水土流失和水污染十分严重，水利面临的问题和矛盾趋于复杂，尤其是有限的水资源和不断增长的需求之间矛盾越来越尖锐。洪涝灾害、干旱缺水、水土流失、 水污染四大水问题对我国全面建设小康社会已经构成严重制约。因此必须采用科学的手段开发、利用和管理好水资源，完善水利设施，兴利避害，造福人类。信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。水利信息化就是指充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用水利信息资源，包括水利信息的采集、传输、存储、处理和服务，全面提升水利事业活动效率和效能的历史过程。水利信息化可以提高信息采集、传输的时效性和自动化水平，是水利现代化的基础和重要标志。地下水资源自动化监测系统是指应用遥测、通信、计算机等技术，完成辖区内地下水资源的水位、水质等数据的实时采集、报送和处理的信息系统。它能提高水资源指标的测报速度和精度，改变以往仅靠人工测量水资源指标数据的落后状况。地下水资源自动态观测工作是合理开发利用、节约和保护地下水资源的重要依据，实施远程监测，提高动态观测工作的信息化水平，对建立健全地下地下水资源动态数据库，保障地下水资源的可持续利用具有重要意义，是当前我国大力推进的水利信息化的重要组成部分。目前国内外出现了有线网络和无线网络两种远程监测模式。有线网络检测方式主要采用INTERNET互联网完成远程数据传输。他将现场各个采样点通过通信线将其连成网，根据通信方式的不同，可以有以太网、光纤网等等；这种方式也是现在广为使用的方式。由于数字信号远程传输的保真度高，不受时间和空间影响，因此检测结果可靠性高，可以实现真正意义上的实时在线远程监测。但是这种方式在网络铺设上投资巨大，而且受距离限制，各数据点之间的距离越远铺网的投资就要上升，主要适用于INTERNET网络普及的地区。无线网络远程监控采用无线通信技术，在GPRS、CDMA等网络产生以前需要自己单独构建无线网，要自己进行网络构建包括传输设备、中继站、传输协议制定，工作量比较大，同时抗电磁干扰能力差，容易产生信号失真。GPRS、CDMA等网络普及以后，这些问题均得到很好的解决。国内外目前GPRS、CDMA等远程数据终端主要采用“低端单片机+GPRS等模块”的模式实现，此方案的优点是硬件成本较低，但因为硬件功能较有限，在协议的开发和支持上都有一定的难度，因此只能实现少量的应用功能。发明内容本实用新型的目的在于通过“高性能嵌入式微处理器+GPRS模块”的模式开展， 设计开发一个嵌入式多功能地下水资源在线监测终端，对于我国开展地下水资源自动(在线)监测工作具有重要的意义，具有良好的经济效益和社会效益。本实用新型的技术方案是一种地下水资源在线监测终端，主要由数据处理和控制模块、GPRS模块、以太网接口三部分组成。其中，数据处理和控制模块的核心是采用ARM 核RISC结构的AT91SAM9260微处理器，本身自带RS-232串口和A/D模块，通过AT91SAM9260 微处理器本身自带RS-232串口和A/D模块与现场仪实现通信连接。AT91SAM9260微处理器支持多任务操作系统，有利于多任务的并行处理，这里我们采用实时嵌入式操作系统 Linux2. 6作为底层支撑软件，该操作系统因内核功能强大，源码公开，便于移植，可剪裁，非常适合嵌入式微处理器运行。在数据处理和控制模块上固化了以linux2. 6操作系统为基础的终端控制软件，用于终端各功能模块的初始和控制，软件层次结构如图3所示。地下水资源在线监测终端的GPRS模块利用西门子的MC55作为GPRS模块进行基于GPRS网络的移动数据通信，用于建立数据采集终端与INTERNET服务器的GPRS链路连接，AT91SAM9260微处理器通过自身的RS-232串口与GPRS模块通信，实现设置驱动GPRS 模块的功能。地下水资源在线监测终端的以太网接口以DM9161A网络芯片作为网络接口，通过以太网接口直接与互连网通信，建立与INTERNET服务器的以太网链路连接，AT91SAM9260 微处理器通过并行总线与DM9161A网络芯片进行通信。当现场INTERNET网络使用便利的情况下使用以太网有线方式以节省通信费用，否则采用GPRS无线方式。本实用新型采用高性能嵌入式微处理器，功能强大，基本达到了通用微处理器的标准，技术性能可靠，有取代单片机的趋势。
图1为本实用新型结构示意框图；图2为本实用新型工作原理示意框图；图3为水资源在线监测软件层次结构框图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明一种地下水资源在线监测终端，主要由数据处理和控制模块、GPRS模块、以太网接口三部分组成。其中，数据处理和控制模块的的核心是采用ARM核RISC结构的AT91SAM9260微处理器，本身自带RS-232串口和 A/D模块，通过AT91SAM9260微处理器本身自带RS-232串口和A/D模块与现场仪实现通信连接。AT91SAM9260微处理器支持多任务操作系统，有利于多任务的并行处理，这里我们采用实时嵌入式操作系统LinuX2. 6作为底层支撑软件，该操作系统因内核功能强大，源码公开，便于移植，可剪裁，非常适合嵌入式微处理器运行。在数据处理和控制模块上固化了以 linux2. 6操作系统为基础的终端控制软件，用于终端各功能模块的初始和控制，软件层次结构如图3所示。地下水资源在线监测终端的GPRS模块利用西门子的MC55作为GPRS模
4块进行基于GPRS网络的移动数据通信，用于建立数据采集终端与INTERNET服务器的GPRS 链路连接，AT91SAM9260微处理器通过自身的RS-232串口与GPRS模块通信，实现设置驱动GPRS模块的功能。地下水资源在线监测终端的以太网接口以DM9161A网络芯片作为网络接口，通过以太网接口直接与互连网通信，建立与INTERNET服务器的以太网链路连接， AT91SAM9260微处理器通过并行总线与DM9161A网络芯片进行通信。当现场INTERNET网络使用便利的情况下使用以太网有线方式以节省通信费用，否则采用GPRS无线方式。地下水资源在线监测终端工作原理本实用新型采用RS-232数据采集方式，同时保留了传统的A/D采集方式。ARM嵌入式处理器通过RS — 232串口或A/D模块采集数据，使用串口驱动GPRS无线通信模块经过 GPRS无线网或者使用以太网卡直接连接到INTERNET实现数据传输，最终上传至INTERNET 网络的服务器。如图3所示，地下水资源在线监测终端通过RS — 232串口或A/D模块采集现场仪器数据，并进行处理。地下水资源在线监测终端在GPRS模式下利用GPRS模块进行基于 GPRS网络的移动数据通信，用于建立数据采集终端INTERNET服务器的GPRS链路连接，并进行数据与命令的交互，完成GPRS模式下现场采集数据(水位、水温、电导率)的上传功能； AT91SAM9260微处理器通过自身的RS-232串口与GPRS模块通信，实现设置驱动GPRS模块的功能。地下水资源在线监测终端在以太网模式下以DM9161A网络芯片作为网络接口，通过以太网网络接口直接与INTERNET互连网通信，建立INTERNET服务器的以太网链路连接， 并进行数据与命令的交互，完成以太网模式下现场采集数据(水位、水温、电导率)的上传功能；AT91SAM9260微处理器通过并行总线与DM9161A网络芯片进行通信。
权利要求1. 一种地下水资源在线监测终端，由数据处理和控制模块、GPRS模块、以太网接口三部分组成，其特征在于，数据处理和控制模块采用ARM核RISC结构的AT91SAM9260微处理器，AT91SAM9260微处理器本身自带RS-232串口和A/D模块与现场仪实现通信连接；GPRS 模块利用西门子的MC55作为GPRS模块进行基于GPRS网络的移动数据通信；以太网接口以 DM9161A网络芯片作为网络接口 ；AT91SAM9260微处理器通过自身的RS-232串口与GPRS模块通信，实现设置驱动GPRS模块的功能，AT91SAM9260微处理器通过并行总线与DM9161A网络芯片进行通信。
专利摘要本实用新型涉及一种地下水资源在线监测终端，主要由数据处理和控制模块、GPRS模块、以太网接口三部分组成。其中，数据处理和控制模块的核心是采用ARM核RISC结构的AT91SAM9260微处理器，通过AT91SAM9260微处理器本身自带RS-232串口和A/D模块与现场仪实现通信连接。AT91SAM9260微处理器支持多任务操作系统。GPRS模块利用西门子的MC55作为GPRS模块进行基于GPRS网络的移动数据通信，用于建立数据采集终端与INTERNET服务器的GPRS链路连接，AT91SAM9260微处理器通过自身的RS-232串口与GPRS模块通信，实现设置驱动GPRS模块的功能。地下水资源在线监测终端的以太网接口以DM9161A网络芯片作为网络接口，通过以太网接口直接与互连网通信，AT91SAM9260微处理器通过并行总线与DM9161A网络芯片进行通信。本实用新型功能强大，技术性能可靠，有取代单片机的趋势。
文档编号G01K1/02GK202101722SQ20112003280
公开日2012年1月4日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者张景华, 李凌云, 李子东, 焦兴臣, 隋明海 申请人:聊城方舟电子技术有限公司