一种水利调控与管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水利控制管理领域，尤其是一种水利调控与管理系统。
【背景技术】
[0002]随着网络信息化的飞速发展，水利部门已经建成了覆盖全国实时水情的计算机广域网、水利信息骨干网等通信网络，“水利物联网”充分利用云计算、3G和智能感知技术将给水利安防从水利信息感知、传输，到应用的网络化与智能化，有效的实现了水利信息的共享，提升水利工程运用和管理的效能。但是一些中小水库，或是在野外地质复杂没有铺设电力设备、或者是一些易发生洪灾地区骨干网遭到破坏的时候，或者是应急时，需要获取和存储大量的数据进行分析研究和管理调度，现有的水利物联网使用受到极大的限制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种新的系统，可以快速构建一种水利调控与管理系统。
[0004]实现本发明目的的技术方案是:一种水利调控与管理系统，包括采集单元、水资源监测终端和水资源调控管理单元；所述的采集单元用于采集水位、流量和水质数据；所述的水资源监测终端用于对采集的数据进行存储、显示、传输、控制；所述的水资源调控管理单元对水资源监测终端传送的数据进行分析并做出调控管理。
[0005]作为本发明的优化方案，水利调控与管理系统还包含用于数据传输的通讯接口单元和显示单元。
[0006]作为本发明的优化方案，水资源调控管理单元包含水资源监测管理平台和客户端。
[0007]作为本发明的优化方案，水资源监测终端使用铁电存储器和SD卡进行存储备份。
[0008]作为本发明的优化方案，水资源监测终端通过蓝牙和手机用户进行交互。
[0009]作为本发明的优化方案，水资源监测终端支持在线升级。
[0010]作为本发明的优化方案，水资源监测终端使用太阳能或风力发电设备进行供电。
[0011]本发明具有积极的效果:本系统满足水利水文行业大容量数据存储的要求。它以高性能低功耗微控制器为核心，可对多种水利信息进行数据的采集、显示、存储、通信和管理等功能。系统可应用于山洪减灾、水文、中小水库、水资源等场合，在野外地质复杂没有铺设电力设备、或者是一些易发生洪灾地区骨干网遭到破坏的时候，或者是应急时快速构建水利调控与管理系统，保障人民的生命财产，产生直接的社会和经济效益。
【附图说明】
[0012]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中:
[0013]图1为本发明的结构框图；
[0014]图2为本发明的水资源终端启动流程图；
[0015]图3是蓝牙模块的工作流程图；
[0016]图4是水资源终端在线升级流程；
[0017]图5是系统的低功耗设计流程图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本发明公开一种水利调控与管理系统400的结构框图，包括采集单元100、水资源监测终端200和水资源调控管理单元300 ;采集单元用于采集水位、流量和水质等现场数据；可以采集数字信号和模拟信号，兼容各种传感器设备，可以外接水质仪、水位仪、流量计对水位、水质、流量、雨量、闸位、水质、工况等多种信息进行采集，系统配备了 AD模数转化器可以对模拟传感器的模拟信号进行转换，丰富的外设单元既可以连接模拟式传感器也可以直接与数字传感器相连，支持多种协议，例如RS232、RS485等为各种水资源传感器预留接口。水资源监测终端200用于对采集的数据进行存储、显示、传输、控制，包含处理器10、存储器模块20、IXD模块30和通讯接口单元40 ;终端处理器10基于ARM内核的高速处理器，引入了 μ cos操作系统，内核与用户空间的内存管理分开，不会因用户的单个程序错误而引起系统异常，引入进程管理调度系统，可以直接在操作系统上开发应用程序，使系统运行更加高效。LCD模块30配置了智能显示屏，可以直接查看实时数据，并将数据用柱状图、表单形式进行展现，更加方便直观，该屏和终端通过串口和处理器进行通信，同时可通过键盘操作置数，查询设置终端的一些参数，方便现场的安装调试，水利管理人员也可以通过终端进行管理。存储器模块20包含SD卡和FRAM铁电存储器，可以对前端传感器采集的大量流量、水位和水质数据进行存储，并且保存较长时间，便于实现历史数据查询和维护管理；水资源调控管理单元对水资源监测终端传送的数据进行分析并做出调控管理，包含水资源监测管理平台和客户端终端，终端和水资源监测管理平台通过串口和通讯接口单元40进行通讯，通讯接口单元40包括CDMA、蓝牙和ZigBee模块，把水利信息传输到水资源监测管理平台，平台统一对数据进行调配处理，把相应的数据分发客户端，包括水利管理人员、涉水企业和社会公众，从而实现水资源信息与相关人员的无缝对接。
[0019]图2是系统的水资源终端启动流程图。如图2所示，首先水资源终端的处理器10在上电或复位状态，按照硬件配置的加载方式(基于BOOT ROM的镜像加载)加载BOOT (步骤
[0020]S10)，加载到指定内存RAM地址后，跳转到内存中执行配置相应的10接口、时钟，启动看门狗、串口、按键、RTC (步骤S20)，初始化IXD显示屏和键盘(步骤S30)，初始化串口和ADC (步骤S40)、初始化USB (步骤S50)和存储器模块20 (步骤S60)，存储器模块20主要包含铁电存储模块(FRAM)和SD卡存储模块，铁电存储模块(FRAM)是一种特殊工艺的非易失性的存储器，读写速度快，采用FRAM来保存程序里重要参数，保存启动时需要的各种配置信息，以及一些重要参数。SD卡存储模块存储容量大，方便导出，因为采集的传感器数据量大，需要保存的时间长，并且需要导出，所以用SD卡保存历史数据。
[0021]图3是图1所示系统的通讯接口单元中蓝牙模块的工作流程图。通讯接口单元40包含CDMA模块、蓝牙模块和ZigBee模块，处理器10通过串口与这三个模块通讯；其中，处理器10发送AT指令集实现其CDMA网络和短信功能，CDMA网络用来和后台水资源监测管理平台进行数据交互，以便公众了解实时灾情，更便于管理人员分析判断做出调度管理。蓝牙模块主要用来短距离通信，蓝牙模块结合配套开发的手机APP，方便用户近距离非接触式和系统进行交互，如图3所示，首先处理器10启动相应的30S定时器，LCD模块30点亮开始工作，在这30S内如果没有按键按下，则关闭IXD模块30，如果30S内按键被按下，通过点击应用程序中蓝牙开启按钮，搜索蓝牙设备，如果搜索到蓝牙设备，就可以与设备进行通讯，如果没有搜索到将查看是否打开蓝牙设备，通过蓝牙模块可以实现短距离和手机上开发的APP进行交互控制，更加便捷，省去了布线的麻烦以及更加方便现场人员对相关信息的获取。
[0022]图4是水资源终端在线升级流程。在线升级，避免了升级操作繁琐以及在特殊场合无法升级的情况，根据当前实际情况升级为相应的应用程序，更加便捷，如图4所示，处理器10加载BOOT后，初始化串口和按键等外设，可通过按下按键执行升级操作，如果未按升级按键将直接进行参数读取及配置，配置成功直接进入应用程序，如果按下按键则进行在线升级，获取更新配置，烧写下载新的应用程序，烧写完毕后提示升级成功，进入应用程序。
[0023]图5是系统的低功耗设计流程图。系统可以采用太阳能供电或者是风力单元供电，方便在野外或是没有电力设备的场合使用，更加经济环保；如图5所示，系统上电后，BOOT加载完毕，会开启5分钟定时器，连接网络，相应的CDMA模块或是蓝牙模块开始工作，如果5分钟系统400没有上报或是相关水利管理人员没有召测水利相关数据，则无线网络进入休眠状态，如果水利信息有变化、例如水位过高或水质检测超标系统400会上报数据给水资源监测终端200，终端200将数据显示在IXD模块30上，并且将相关数据通过无线网络传输给水资源监测管理平台，平台进行调度管理，由于设备休眠时网络已经断开，所以通过短信来实现系统400唤醒的功能，使其重新连接网络。
[0024]本系统以高性能低功耗微控制器为核心，定时或者触发采集水位、流量、水质数据，具有良好的可移植性，当后期需求变化，直接修改应用程序；提供友好的图形GUI界面，一旦开始运行，就不需要用户过多的干预，有较强的稳定性，成本低，适用于高低温，潮湿恶劣工作环境，直接用于山洪减灾、水文、中小水库、水资源等场合，也可以用在野外地质复杂没有铺设电力设备、或者是一些易发生洪灾地区骨干网遭到破坏的时候，或者是应急时可以快速构建水利调控与管理系统。
[0025]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水利调控与管理系统，其特征在于:包括采集单元、水资源监测终端和水资源调控管理单元；所述的采集单元用于采集水位、流量和水质数据；所述的水资源监测终端用于对采集的数据进行存储、显示、传输、控制；所述的水资源调控管理单元对水资源监测终端传送的数据进行分析并做出调控管理。
2.根据权利要求1所述的一种水利调控与管理系统，其特征在于:所述的水利调控与管理系统还包含用于数据传输的通讯接口单元和显示单元。
3.根据权利要求1所述的一种水利调控与管理系统，其特征在于:所述的水资源调控管理单元包含水资源监测管理平台和客户端。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种水利调控与管理系统，其特征在于:所述的水资源监测终端使用铁电存储器和SD卡进行存储备份。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种水利调控与管理系统，其特征在于:所述的水资源监测终端通过蓝牙和手机用户进行交互。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种水利调控与管理系统，其特征在于:所述的水资源监测终端支持在线升级。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种水利调控与管理系统，其特征在于:所述的水资源监测终端使用太阳能或风力发电设备进行供电。
【专利摘要】本发明涉及一种水利调控与管理系统，包括采集单元、水资源监测终端和水资源调控管理单元，采集单元用于采集水位、流量和水质数据，水资源监测终端用于对采集的相关数据进行存储、显示、传输、控制，水资源调控管理单元对水资源监测终端传送的数据进行分析并做出调控管理。本系统集采集、传输、控制、管理调度于一体，符合水利调控管理功能，可以在水文、中小水库、水资源等场合或者是山洪抢险应急时快速构建一种水利调控与管理系统。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104731027
【申请号】CN201310703475
【发明人】石国平, 李海成
【申请人】江苏吉美思物联网产业股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月19日