一种用于水文水资源监测的开放式系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水利行业，尤其涉及一种用于水文水资源监测的开放式系统。
【背景技术】
[0002]现有水利行业内普遍使用RTU控制器，其特点均为有线传输并且独立工作，难以组网通讯，并且由于有线方式的限制，无法实现多传感器进行分布式采集和网络化管理，其应用难以扩展，主要缺点:必须拉线缆、RTU与RTU之间没互联、RTU接入传感器数量受到限制；其次每个RTU都带有一个GSM模块，当GSM模块故障或SM卡故障时无法获取传感器信息，主要缺点:RTU故障，传感器正常，采集数据中断必须人员到场进行更换RTU。再者现有设备传感器均为有线传输，RTU无法获取传感器的健康状态，设备传感器需要单独维护，运维成本较大，主要缺点:RTU正常，传感器故障，维护人员不一定第一时间发现传感器问题。综合上述，现有的RTU使用形态已无法满足现代智能水网的应用。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种用于水文水资源监测的开放式系统，可以实现水文水资源数据的远程采集，并且实现网络化、无线化管理，并且系统为开放式设置，具有更多扩展接入的功會K。
[0004]本发明通过以下方式实现:
一种用于水文水资源监测的开放式系统，其特征在于，所述系统包括至少一个智能RTU、至少一个传感器模块、传感器单元、服务器模块和客户端模块;所述智能RTU设置有第一无线通信单元和第一接口单元;所述传感器模块设置有第二无线通信单元和第二接口单元;所述传感器单元与传感器模块通过第二接口单元连接;所述智能RTU、传感器模块、服务器模块和客户端模块之间通过第一无线通信单元通信连接;所述传感器模块通过第二无线通信单元与第一无线通信单元通信连接;所述智能RTU设置有备份RTU;
所述开放式系统采取如下步骤进行监测:
S1.在监测点设置若干传感器模块；
S2将传感器模块收集的数据通过无线通信单元传送到智能RTU;
S3智能RTU通过无线通信单元将S2采集的数据传送到服务器模块:
S4将服务器模块的数据传送到客户端。
[0005]进一步的，所述第一无线通信单元包括北斗通信单元、无线233通信单元、无线433通信单元、Zigbee通信单元、GSM通信单元、WIFI单元或蓝牙通信单元中的一种或多种;所述S2智能RTU与传感器模块之间采用ZigBee通信。
[0006]进一步的，所述传感器单元包括水压计、流量计、墒情仪、气压计、雨量计、温度计、风向计或湿度计中的一种或几种。
[0007]进一步的，所述智能RTU还包括第一数据处理单元和第一防盗单元;所述第一数据处理单元分别与第一防盗单元、第一接口单元数据、第一无线通信单元连接;所述第一接口单元包括传感器接入端口和通信接入端口。
[0008]进一步的，所述传感器模块还包括第二数据处理单元和第二防盗单元;所述第二数据处理单元分别与第二接口单元、第二防盗单元连接、第二无线通信单元连接;所述传感器单元与第二接口单元连接;所述第二接口单元包括光耦输出接口、光耦输入接口、1驱动接口、格雷码接口、AD接口、继电器接口和RS-485接口 ；所述第二无线通信单元采用ZigBee通信单元。
[0009]进一步的，所述第一防盗单元采用GPS/BD防盗单元。
[00?0] 进一步的，所述第二防盗单元采用GPS/BD防盗单元。
[0011 ]进一步的，所述客户端模块包括手机端和PC端。
[0012]进一步的，所述智能RTU设有RJ45通信单元。
[0013]进一步的，所述服务器模块采用云端服务器。
[0014]本发明的有益效果是:可以让水文信息的监测数据传输摆脱传统的有线传输方式，同时实现网络式的监控;第一智能RTU设置有备份RTU，智能RTU与备份RTU之间通过心跳包检测，判断智能RTU是否正常运行，当出现异常时，所有传感器模块则可以切断与智能RTU的数据传输，而将数据向备份RTU传送;传感器模块与传感器直接连接;收集各种需要的水文数据，之后传感器模块通过通信模块将数据传送给智能RTU，智能RTU同时将数据传送到服务器模块，所述服务器模块采用云端服务器;所述通信模块包括北斗通信单元、无线233通信单元、无线433通信单元、Zigbee通信单元、GSM通信单元、GPS通信单元和蓝牙通信单元；多种通信手段结合，保证数据在任何环境下都能有效传输;所述传感器单元包括水压计、流量计、墒情仪、气压计、雨量计、温度计、风向计或湿度计中的一种或几种;可以同时采集多种数据；智能RTU包括第一数据处理单元、第一接口单元和第一防盗单元;可以与传感器模块实现数据传输，同时留有多种接口，可以扩展连接其他设备;所述传感器模块包括第二数据处理单元、第二接口单元、和第二防盗单元，用于连接传感器，向智能RTU传输数据；防盗单元均采用GPS/BD防盗单元，可以防止非法位移，在断电和低电压时会发出警报;客户端包括手机端，用户可以在手机端控制系统，监测系统状况，获取系统数据;所述智能RTUl设有RJ45通信单元;可以接入互联网，与服务器模块通过互联网连接;系统在一定区域内设置若干传感器模块，将传感器模块监测的数据统一发送到智能RTU，在一定区域内，以一个智能RTU为主要节点，实时将数据传送到服务器端，再由服务器端发送给客户端，并且智能RTU和传感器模块均设有接口单元，可以进一步扩展智能RTU和传感器模块的功能，使系统更具开放性。
【附图说明】
[0015]图1为本系统结构示意图；
图2为智能RTU结构示意图；
图3为传感器模块结构示意图；
图4为智能RTU无线通信单元示意图图5为软件架构示意图；
图6为驱动层接口处理流程图；
图7为业务层接口处理流程图； 图8为数据通信管理层处理流程图；
图9为用户交互层处理流程图。
【具体实施方式】
[0016]—种用于水文水资源监测的开放式系统，其特征在于，所述系统包括至少一个智能RTU1、至少一个传感器模块2、传感器单元3、服务器模块4和客户端模块5;所述智能RTUl设置有第一无线通信单元11和第一接口单元12;所述传感器模块2设置有第二无线通信单元21和第二接口单元22 ；所述传感器单元22与传感器模块2通过第二接口单元21连接;所述智能RTU1、传感器模块2、服务器模块4和客户端模块5之间通过第一无线通信单元11通信连接;所述传感器模块2通过第二无线通信单元23与第一无线通信单元11通信连接;所述智能RTUl设置有备份RTUla;
所述开放式系统采取如下步骤进行监测:
S1.在监测点设置若干传感器模块；
S2将传感器模块收集的数据通过无线通信单元传送到智能RTU;
S3智能RTU通过无线通信单元将S2采集的数据传送到服务器模块:
S4将服务器模块的数据传送到客户端。
[0017]多个智能RTUl组成一个骨干网络，每一个智能RTUl可以连接多个智能RTUl或传感器模块2，传感器模块2连接传感器单元3，从而实现星状的多设备组网形式。智能RTUl作用是对传感器模块2的数据进行集中传输，并与服务器模块4数据交互，之间的通信方式有多种，包括gprs，北斗等等。每个智能RTUl均设有备份RTUla，备份RTU是起到载备的作用，按设定周期通过心跳方式检测智能RTU的设备状态，当智能RTU出现问题时，备份RTU替换其与服务器模块进行交互通信。
[0018]本发明利用较低频段无线通讯与传感器终端组网，同时利用较高频段与相同设备组网，通过服务器模块将所有设备联网，实现数据汇聚、数据灾备、健康分析、预警防盗、移动采集等核心功能。
[0019]本系统的另一优点在于，智能RTU组网接入到服务器模块后，会实时把硬件系统配置相关参数、历史数据和日志信息传输到服务器模块；当RTU出现初始化或设备更换时，可以通过服务器获取其相关的配置参数信息和历史数据。
[0020]优选的，所述第一无线通信单元11包括北斗通信单元111、无线233通信单元112、无线433通信单元113、Zigbee通信单元114、GSM通信单元115、6卩3通信单元116、胃1?1单元117或蓝牙通信单元118中的一种或多种。
[0021]ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。它最大的特点就是低功耗、可组网，特别是带有路由的可组网功能。
[0022]具备以下特点:1.无线功能强大:具备中继路由功能；2.通信距离较远:最大视距传输距离2000米;3.抗干扰能力强:2.4G O-QPSK扩频技术;4.组网能力较强:MESH组网方式;5.网络容量较大:16信道可选，65535个网络ID可任意设置。
[0023]无线233通信单元具有以下特征:1.具有2100米传输距离，-126dBm接收灵敏度；
2.多种功率等级(最大50mW);3.可配置65536个地址(便于组网)；4.工作温度:-40?+850C，湿度:10%?90%相对湿度，无冷凝。
[0024]无线433通信单元。具有以下优点:1.抗干扰强，并支持各种点对点，一点对多点的无线数据通讯方式;2.具有收发一体、安全隔离、安装隔离、使用简单、性价比高、稳定可靠等特点;3.只要发射功率足够大，长距离传输时没有问题的。
[0025]具备GSM通信，内置SM卡，可以选择GPRS/3G/4G信道与服务器互联，客户端由此可以扩展至手机端;手机端随时可以通过服务器模块对RTU进行控制操作，类似远程桌面、下载通讯规约、获取RTU运行日志等。
[0026]设有wifi和蓝牙通信方式，可以方便手机进行交互通信，工作人员在现场可通过手机APP实现RBOX参数设置，数据下