专利名称：潮位遥报处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水利信息采集收发处理领域，且特别涉及一种潮位遥报处 理系统。
背景技术：
随着我国水利事业的飞速发展，对于潮位测量工作带来更高的要求，潮位 测量的准确与否，直接关系到疏浚的质量和船舶航行的安全。例如长江口水域 的潮位数据对于入海口的水利设施，以及出入长江口水域的航运都具有重要意 义。多年来依靠架设在长江口水域的潮位站，通过无线传输技术获取潮位数据， 为疏浚和测量工作的准确性提供了基本保证。但近年来，随着施工水域的扩展， 需增设新的潮位站，及其它水文信息(风速风向等)的采集，采集传感器的多 样性，及系统的可靠性都须有实质性的提高。
原系统的发送台、总控台、接收台相互不通用，硬件结构完全不同，就如 同为发送台，安装在不同区域也是"独身定造，，相互不通用。这对硬件维护带 来极大不便。潮位采集的方式都采用"细井码盘"，别无其它选择，因为该发送 台只有"细井码盘，，接口。当然，"细井码盘"是一种精度较高的潮位采集装置。 但结构复杂、造价高，在大风大浪的场合钢丝绳容易"跳槽"，另外，外地工程 不可能采用。
为了深一步获取长江口的水文资料，有必要釆集除潮位以外的其它信息 如风速风向、波浪、盐度等。随着无线公网的发展，通过短信获取这些水文资 料显得既方便又实用，而且在现实技术上已完全可能，原系统的构架已无法满 足这些需求。
为了进一步扩展长江口施工区域，必须架设新的潮位站点，"鸡骨礁"是其 一点，以后可能还要进一步扩展，但这些站点离开总控台的距离都已超出了 UHF 无线通讯可直接传输的范围(受天线高度和发送功率的限制)必须采用"中转，，技术，但现有系统无法实现两个或两个以上的"中转"。另外，排序发送的时间 也受到限制。
"外高桥，，站的井筒由于淤泥影响，已经无法再使用."细井码盘，，而必须 使用其它方法检测潮位，采用雷达传感器是较理想的选择，而原设备无此接口。 较长时间内总控时间发生漂移，引发系统定时不准确，所以必须每隔一段时间 对系统进行人工精确才交时，比较麻烦。
实用新型内容
本实用新型提出 一种潮位遥报处理系统，其能够自动切换到备用装置上， 以保证信息采集收发处理的正常进行，并且使用方便、经济、准确。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种潮位遥报处理系统，其包括 总控台，通过计算机连接有GPS时钟设备、短信收发设备以及报表打印设
备；
多个潮位测量站台，通过无线收发装置连接于所述总控台，
其中所述总控台和所述多个潮位测量站台分别通过自动切换装置连接于备 用总控台和备用潮位测量站台。
进一步的，所述计算机装设有潮位处理控制系统。
进一步的，所述潮位测量站台和备用潮位测量站台包括遥报仪、潮位传感 器、无线电台、天线、馈线，所述潮位测量站台和备用潮位测量站台通过自动 切换装置连4妻于蓄电池和太阳能充电器。
进一步的，所述传感器包括细井码盘、压力式传感器、雷达、超声波传感
器、红外传感器和所有支持RS232或RS 485/422的传感器。
本实用新型提出的潮位遥报处理系统投入较少，无风险；不影响原系统的 正常运行，不会对测量和施工船只造成影响；更新换代在不知不觉中进行。其 具有低功耗的优点，且其能够自动切换到备用装置上，以保证信息采集收发处 理的正常进行，同时使用方便、经济、准确。
图1所示为本实用新型较佳实施例的潮位遥报处理系统示意图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明 如下。 .
本实用新型提出一种潮位遥报处理系统，其能够自动切换到备用装置上， 以保证信息采集收发处理的正常进行，并且使用方便、经济、准确。
请参考图l，图l所示为本实用新型较佳实施例的潮位遥报处理系统示意图。
本实用新型提出一种潮位遥报处理系统，其包括
总控台100A，通过计算机400连接有GPS时钟设备410、短信收发设备420 以及报表打印设备430;
多个潮位测量站台210A、 220A、 230A、 240A和250 (发送台以及接受台)， 通过无线收发装置连接于所述总控台100A,
其中所述总控台IOOA和所述多个潮位测量站台210A、 220A、 230A、 240A 分别通过自动切换装置300连接于备用总控台IOOB和备用潮位测量站台210B、 220B、 230B、 240B。
(一)总控台的工作机理
1. 在内部时钟的控制下，定时发送"招发信号"
2. 接收各站台发送的"潮位信号"
3. 通过专用软件上载数据保留到"文件"(原始数据，TXT格式)
4. 通过EDIT等字处理软件，对原始数据做修正。
5. 打印各类报表。
(二 ) 一般发送台的工作机理 -
1. 定时打开，接收总控台的"招发信号"
2. 校准时间，保持与总控台同步。
3. 通过细井码盘采集潮位数据，进行一分钟平均(采集60个数据)
4. 发送潮位数据，关机。 (三)中转发送台的工作机理
1. 定时打开，接收总控台的"招发信号"
2. 校准时间，保持与总控台同步。3. 转发"招发信号"
4. 通过细井码盘采集潮位数据，进^"一分钟平均(采集60个数据)
5. 发送本站潮位数据。
6. 接收指定台的潮位信号并转发，关机。 (四)施工区域接收台的工作机理
接收指定发送台的"潮位数据"通过串口送计算机。
以上海长江口水域的潮位测量站为例，该方案中，除外高桥站外，其余各 站台皆采用双套"热"备份技术，其必要性是显而易见的。所谓双套"热"备 份具体描述如下
1. 两套各自独立的遥报仪、潮位传感器(如果是"细井码盘"可用一套 并接，其它4-20mA的模拟量传感器必须各接一套)、无线电台、天线、馈线。
2. 蓄电池、太阳能充电器共用一套。
3. 自动切换装置一个。
自动切换装置直接接在蓄电池上(始终有电)，当前工作中的遥报装置(潮 位测量收发装置)处于上电状态(在线)，备用的遥报装置处于失电状态(离线)， 在线设备每一次完成正常收发会自动向自动切换装置送出"OK"信号，自动切 换装置收到"OK"信号会清零在线设备的翻转计数累计值，使在线设备始终处 于在线状态。 一旦由于意外的故障，在线设备无法完成正常的收发连续n次(可 调，10分钟/次)，自动切换装置会将"在线""离线"互换。原"离线"设备现 在成为"在线"设备；原"在线"设备现在成为"离线"设备。此乃自动切 换；如果需要，也可以通过总控台计算机潮位处理控制软件人为切换，此乃人 工切换。由于站台的安装环境大都是没有交流供电的场合，而且有的站台是安 装在风高浪急，无人看守的岛屿或海上平台上，上去更换蓄电池要经历"千辛 万苦"。所以设备的低功耗是一定要实现的。本系统要求站台的设备工作电压在 DC8V-20V便于蓄电池供电和太阳能充电。
潮位采集是潮位遥报处理系统中的关键技术之一 ，它的成功与否关系到潮 位采集数据的真实性，由于风浪的影响潮位的瞬态变化会背离真实性，而采集 又是随机的，所以必须采用一段时间内(1分钟)多点采集，平均化处理的方法。 "细井码盘"传感器本身具有消波作用，对其再作平均化处理， 一般情况下(风浪不是很大)效果较理想。但是象"牛皮礁"以外的站台，消波作用不
够理想。另外，"细井码盘"在大风大浪季节容易"脱轨"；盐度高的水域容易 腐浊损坏。
"压力式，，传感器是投入到水域内，依靠检测压强推知水深，它极易遭受 海水的侵袭，在盐度较高的海水中通常只能工作3周左右就会受损，所以使用 成本很高。另外从它的检测公式
P=5H P=kl 所以 I=5H/k 这里P为压强 k为传感器变 换常数
H为离开液面的深度 5为液体密度 I为输出电流
要保证H和I成线性关系，必须保证5和K都为常数，而实际上，k为常 数较容易实现(由传感器内部的补偿电路实现)5为常数是保证不了的，因为 它是受所测水域环境、气候、潮流等因素的影响，若变化不大可近似看作常数。 所以一般"压力式'，传感器的精度能达到0.3%已经很不错了。它属于间接测量， 本身不具备消波作用。
"雷达，，或"超声波，，传感器本身虽无消波作用，但它的优点也是很明显 的，非接触式测量、不易腐浊、使用寿命长、维护成本低，而且是直接测量。 只要平均化处理合理，不失为较理想的选择之一。
本方案设想在新架站台"鸡骨礁"和"外高桥"(因为原井桶已淤掉)采 用"雷达，，传感器；其余站台继续使用"细井码盘"传感器。
平均化处理方法有很多，本方案经实践验i正设想采用二次平均法。具体思 路是每隔250mS采集一点，连续采集16点(花时约4秒)求其平均值形成一 次平均采集点暂存，重复以上过程16次(总花时约4X16=64秒)，得到16个一 次平均采集点；然后对所得到的16个平均值再作平均，得到二次平均值PA, 依秩将16个平均值与PA比较，将其差值大于设定值(可.通过遥报仪按键操作 改变设定值， 一般取10cm左右)的平均值剔除，然后对未剔除的值再作平均， 得到二次平均值PB,如果发生全部剔除的情况，仍以PA代替PB,最后将PB 作为潮位采集值发送。
经以上平均化处理，比较平滑，符合潮位真实情况。实践证明，在风浪较 大的水域可将设定值取大一点(可通过面板按键操作调整)。由于无线传输的距离受多种因素的影响天气情况、电台、发射功率、天 线高度(收发双方)等。所以要保证万无一失的远距离(50公里以上)准确传输， 就相当依赖以上这些外界因素，实际上是难以做到或者说要花费较大代价才能 做到。根据实际情况，本方案以"中转方式"实现远距离准确传输。
"中转方式"有两种模式，其一为为"星形"模式；其二为为"接力"模 式。"星形，，模式要求作为以"中转方式，，运行的站台，要求转收发双方离开 中转站皆为"明视距离"而且整个系统中只能架设一个"中转方式"运行的站 台。本方案设想以"北槽中站"作为以"星形中转方式，，运行的站台，分别对 "牛皮礁站"和"鸡骨礁站"与"总控台，，进行相互转收发。对"鸡骨礁站" 与"北槽中站，，之间是否能达到万无一失的准确传输，理论计算基本可行，实 际情况还有待实践证明。若不行，本方案将采用第二种模式"接力中转方式"。 可将"北槽中站，，和"牛皮礁站"都设成"接力中转方式"。"牛皮礁站"负 责"鸡骨礁站"与"北槽中站"的中转；"北槽中站"负责"牛皮礁站，，与"总 控台，，的中转。该模式的优点是以后若站台需要进一步延伸，地域进一步扩 大一样可行。
由于现场环境、条件的不同，应可选用不同的潮位采.集传感器。目前而言 所能使用的传感器包括
1. 细井码盘(12BIT开关量)
2. 压力式(12V-24V)
3. 雷达、超声波、红外等(12V-24V)
4. 所有支持RS232或RS 485/422的传感器 增加3个备用AD口，以适应以后多路采集的需要。
所谓"独立发台"是指不纳入总控站台控制的发台，它的硬件结构应于各 站台上的发台完全一致，但软件设计上使其能进入"定时发送模式，，其定时的 间隔应当是可方便调整，为了省电，它同样能进入"休眠"——"唤醒"循环工 作方式。而且在需要时也可以始终"唤醒"方式工作(在有AC220V供电的场 合)。这种"独立发台"通常用于外埠工地，所配接的传感器多以"压力式，，为 主。
对总控台的设计要求在保留原系统总控台全部功能的基础上，增加与新的监控软件的接口，以使扩展如下功能
① 双台切换信息通讯
② 蓄电池电压招回信息通讯
③ 风速风向招回信息通讯
④ 人为数据调整信息通讯
⑤ 精确调时信息通讯
⑥ 其它暂未定义信息通讯
.对当前站台的具体配置设计要求 .
1. 外高桥站台站台编号6自发送时刻l分50秒
配置发台、电台、天线、馈线、太阳充电板、蓄电池各一套。雷达潮位采集传感器一台。
2. 横沙站台
站台编号5 (A台)F (B台)自发送时刻l分30秒
配置发台、电台、天线、馈线各二套；太阳充电板，蓄电池、细井码盘潮位采集传感器一套；双台切换装置一套
3. 北潮中站台
站台编号3 (A台)D (B台),自发送时刻1分10秒
配置中转发台、电台、天线、馈线各二套；太阳充电板、蓄电池、细井码盘潮位采集传感器一套；双台切换装置一套
4. 牛皮礁站台
站台编号1 (A台)B (B台)自发送时刻50秒 .配置发台、电台、天线、馈线各二套；太阳充电板、蓄电池、细井码盘潮位采集传感器一套；双台切换装置一套；风速风向采集装置一套。
5. 鸡骨礁站台站台编号2 (A台)C (B台)自发送时刻20秒
配置发台、电台、天线、馈线各二套；太阳充电板、蓄电池、雷达潮位采集传感器一套；双台切换装置一套；6.总控台
配置总控台、电台、天线、馈线各二套；蓄电池一只；双台切换装置一套。
潮位接收台是接收潮位数据的终端设备，安装于各疏浚船只和测量船只以及其它需要接收潮位信息的场合。它的附加配置如下 .
接收台、电台、天线、馈线、13.8V直流稳压电源各一套，并提供RS232连接线与计算机相连。
要求功能
1. 接收信号强弱测试
2. 与计算机通讯测试
3. 选择接收台号，接收该台的潮位信息。
4. 显示潮位信息，从RS232送出实时潮位信息。
5. 提供潮位信息的储存和历史查询。.对信息储存、查询、上载的设计要求
对于各类潮位台信息的储存、查询、上载都是必须的。原系统的设备因内部使用的是RAM存储器，这是一种失电后信息会丢失的器件，所以一旦失电(必然要发生)所储存的信息必然丢失，另外它的时钟信息也是靠设备上电计时达到，也是失电丟失的。所以新系统的设备必须在这方面要大大加强。具体要求
1. 置"万年历，，芯片，内部电池供电。若设备失电，时钟照常运行，自动对大小月份、闰年闰月有判断功能。
2. 用E2RAM作为存储器件，这是一种失电不会丢失信息的器件(100年)。容量是单片32Kbyte,最多可插3片(96Kbyte) .
3. 每片可储存单站潮位26天(每10分一个数据)
4. 查询可按天、按时、按站号操作。5. 具有数据向计算机上载功能。建议使用SSCOM32工具。
考虑到日常维护方便性，如果还是象原系统那样，各种设备的硬件结构各不相同势必带来今后维护成本的提高，而且会影响生产。 一体化的思想就是考虑将各种设备的硬件模块化，相互通用。如各种发台、总控台、收台的核心模块(主板形式)都是一样的，可以互为备件(当然要重新烧入不同软件)。如此做法当然对于设计需花费更大的工夫，但对以后日常维护带来极大的好处，也减轻了企业的成本。
潮位遥报处理系统监控软件是潮位遥报处理系统的数据处理软件，该软件接收总控台的数据，进行分析、处理、归档、短信收发。该软件还接收总控台及GPS的实时信息，进行校时和报警。
潮位遥报处理系统监控软件具有典型的WINDOWS风格界面，简洁明了 ， 一般人员稍加讲解就能操作。
该软件的硬件要求为CPU: P2以上、内存128M以上(128M "下时运行速度回明显下降。)
该软件的软件要求为可以运行在WINDOWS 98 WINDOWS XPWINDOWS 2000操作系统上。潮位遥报处理系统监控软件其实主要是潮位遥报处理系统的前台显示，除数据处理外其他功能都是收台、发台、总控台功能的体现。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非,以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求1.一种潮位遥报处理系统，其特征在于包括总控台，通过计算机连接有GPS时钟设备、短信收发设备以及报表打印设备；多个潮位测量站台，通过无线收发装置连接于所述总控台，其中所述总控台和所述多个潮位测量站台分别通过自动切换装置连接于备用总控台和备用潮位测量站台。
2. 根据权利要求1所述的潮位遥报处理系统，其特征在于所述计算机装设 有潮位处理控制系统。
3. 根据权利要求1所述的潮位遥报处理系统，其特征在于所述潮位测量站 台和备用潮位测量站台包括遥报仪、潮位传感器、无线电台、天线、馈线，所 述潮位测量站台和备用潮位测量站台通过自动切换装置连接于蓄电池和太阳能 充电器。
4. 根据权利要求1所述的潮位遥报处理系统，其特征在于所述传感器包括 细井码盘、压力式传感器、雷达、超声波传感器、红外传感器和所有支持RS232 或RS 485/422的传感器。
专利摘要本实用新型提出一种潮位遥报处理系统，其包括总控台，通过计算机连接有GPS时钟设备、短信收发设备以及报表打印设备；多个潮位测量站台，通过无线收发装置连接于所述总控台，其中所述总控台和所述多个潮位测量站台分别通过自动切换装置连接于备用总控台和备用潮位测量站台。本实用新型提出的潮位遥报处理系统，其能够自动切换到备用装置上，以保证信息采集收发处理的正常进行，并且使用方便、经济、准确。
文档编号G08C17/00GK201319214SQ20092006955
公开日2009年9月30日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者军 万, 崔银秋, 王培胜, 程绪红, 缪袁泉 申请人:上海达华测绘有限公司