工业级GPRS水文数据远程测控终端的制作方法

本实用新型涉及监测控制装置，具体是一种工业级GPRS 水文数据远程测控终端。

背景技术：

GPRS 是通用分组无线服务 (General Packet Radio Service) 的英文简称，是在现有 GSM 系统上发展出来的一种移动数据业务，目的是为 GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与 GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的 TDMA 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统(BSS) 从一开始就可提供全面的 GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

GPRS 的理论带宽可达 170Kbps ，实际应用带宽大约在 56-114Kbps ，在此信道上提供 TCP/IP 连接，可以用于 INTERNET 连接、数据传输等应用。GPRS 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线 IP 或数据传输服务。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达100Kbps 。使用 GPRS 技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。

目前市场上此类产品主要存在功能集成度低，现场不具备本地显示功能，数据存储量小，数据索引查找困难，无人机交互界面，不能进行图片传输，功耗大等问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种工业级GPRS 水文数据远程测控终端，其具有本地显示功能，数据存储量大，数据索引查找方便，人机交互使用方便，可以进行图片传输，功耗小等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种工业级GPRS 水文数据远程测控终端,包括中央处理单元，所述的中央处理单元通过其接口或串口分别与RTC实时时钟单元、Flash数据存储单元、 LCD液晶显示屏、按键接口单元、外置看门狗电路单元、 GPRS Modem单元、电源管理单元、光电隔离开关量检测单元及数据采集输入单元电连接，RTC实时时钟单元产生系统所需要的时钟信号，Flash数据存储单元存储所测控的数据信息，LCD液晶显示屏与中央处理器进行数据交互，以显示设备日期、时间、雨量数据、传感器数据以及GPRS Modem的工作状态，按键接口单元通过按键接口来唤醒处于休眠状态的显示屏，用组合按键来查看或修改设备内部的参数，外置看门狗电路单元在中央处理单元的MCU程序处于混乱或不可控状态下外部复位，GPRS Modem单元通过GSM天线接收来自移动基站的数据并输送给中央处理单元或GPRS Modem单元接收中央处理单元的数据并通过GSM天线发射输送给移动基站，电源管理单元为其他单元供电，光电隔离开关量检测单元监测采集现场开关量状态，数据采集输入单元与现场水文仪器仪表电连接。

与现有技术相比，本实用新型的突出特点是：

通过中央处理单元丰富的外部接口与其它各单元电路进行有机结合来实现传感器数据和图像数据的采集、存储、无线传输等。实现工业级24小时无人值守的水文数据自动测控，实现对现场各项水文数据进行高效的数字化管理，其具有本地显示功能，数据存储量大，数据索引查找方便，人机交互使用方便，可以进行图片传输，功耗小等优点。

进一步的，本实用新型的优选方案是：

所述的LCD液晶显示屏为并口点阵LCD液晶显示屏，并口点阵LCD液晶显示屏，通过8位数据接口加4位IO接口与中央处理单元电连接。

LCD液晶显示屏选用128*64并口点阵LCD液晶显示屏，显示设备日期、时间、雨量数据、传感器数据以及GPRS Modem的工作状态等，同时还可以配合1*4按键进行设备参数的本地修改。显示屏平时工作在关闭状态，需要查看数据时可以通过按键来唤醒。

所述的数据采集输入单元设有模拟量采集单元、数字接口单元，模拟量采集单元、数字接口单元与现场水文仪器仪表电连接。

所述的水文仪表包括电子水尺、超声波液位计、压力水尺、液位变送器、雨量传感器。

本技术方案，采用工业级设计，可以工作在-40℃-80℃的工业现场，通过RS232、RS485或TTL接口，每种接口均具有600W瞬间脉冲功率的抑制功能，脉冲接口、模拟量采集接口与现场各种水文仪器仪表，如电子水尺，超声波液位计，压力水尺，液位变送器，雨量传感器等进行对接，实现数据的采集和远程传输。

附图说明

图1是本实用新型实施例的框架结构示意图；

附图标记说明：1-中央处理单元；2-RTC实时时钟单元；3- Flash数据存储单元；4- LCD液晶显示屏；5-按键接口单元；6-外置看门狗电路单元；7- GPRS Modem单元；8-电源管理单元；9-光电隔离开关量检测单元；10-模拟量采集单元；11-数字接口单元。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1，一种工业级GPRS 水文数据远程测控终端，由中央处理单元1，所述的中央处理单元1通过其接口或串口分别与RTC实时时钟单元2、Flash数据存储单元3、 LCD液晶显示屏4、按键接口单元5、外置看门狗电路单元6、 GPRS Modem单元7、电源管理单元8、光电隔离开关量检测单元9及数据采集输入单元组成；中央处理单元1通过其接口或串口分别与RTC实时时钟单元2、Flash数据存储单元3、 LCD液晶显示屏4、按键接口单元5、外置看门狗电路单元6、 GPRS Modem单元7、电源管理单元8、光电隔离开关量检测单元9及数据采集输入单元电连接，RTC实时时钟单元2产生系统所需要的时钟信号，Flash数据存储单元3存储所测控的数据信息，LCD液晶显示屏4与中央处理器进行数据交互，以显示设备日期、时间、雨量数据、传感器数据以及GPRS Modem的工作状态，按键接口单元5通过按键接口来唤醒处于休眠状态的显示屏，用组合按键来查看或修改设备内部的参数，外置看门狗电路单元6在中央处理单元1的MCU程序处于混乱或不可控状态下外部复位，GPRS Modem单元7通过GSM天线接收来自移动基站的数据并输送给中央处理单元1或GPRS Modem单元7接收中央处理单元1的数据并通过GSM天线发射输送给移动基站，电源管理单元8为其他单元供电，光电隔离开关量检测单元9监测采集现场开关量状态，数据采集输入单元与现场水文仪器仪表电连接。

中央处理器单元，采用美国德州仪器半导体公司的16位超低功耗MCU:MSP430F1611IPM芯片，该处理器长期处于休眠状态，需要执行任务时可在6个us内唤醒，任务执行完毕后继续保持休眠状态，已达到低功耗运行的目的。该处理器具有丰富的片内外围接口：IO控制，TTL异步串行接口，SPI同步串行接口，捕获和比较输出接口，8位并行数据接口等。

RTC实时时钟单元2，采用美国MAXIM公司的DS1305E+配合32.768KHZ的表晶和CR1202纽扣电池来实现时钟的保持功能。

Flash数据存储单元3，采用台湾MICRON公司的SPI串行64MBit FLASH芯片M25P64，实现了强大的数据存储黑匣子功能，可以连续保存设备最近10个月的数据。

LCD液晶显示屏4，为128*64并口点阵LCD液晶显示屏4。通过8位数据接口加4位IO接口与中央处理器进行数据交互，以显示设备日期、时间、雨量数据、传感器数据以及GPRS Modem的工作状态等，同时还可以配合1*4按键进行设备参数的本地修改。显示屏平时工作在关闭状态，需要查看数据时可以通过按键来唤醒。

按键接口单元5，1*4按键接口，通过按键接口来唤醒处于休眠状态的显示屏，同时还可以用组合按键来查看和修改设备内部的参数。

外置看门狗电路单元6，采用美国德州仪器半导体公司的TPS3823-33DBVR，可以实现在MCU程序处于混乱或不可控状态下的外部复位，以便设备能够重新启动。

GPRS Modem单元7，采用德国西门子公司的GPRS通信模块MC52iR3，该模块内嵌完整的网络协议栈，包括：TCP/IP、UDP、FTP、HTTP、SMTP、POP3等。在数据通信方面性能优越。

电源管理单元8，采用美国国家半导体公司的LM2596S-ADJ开关型降压芯片，电源电压输入范围DC：5V-30V，完全兼容工业现场常用电源，且电源入口具有600W瞬间脉冲功率的抑制功能。同时采用美国飞兆半导体公司的FDN306 P沟通MOSFET与江苏长江电子的三极管：S8050搭配，能够对LCD液晶显示屏4的电源进行快速控制。

光电隔离开关量检测单元9，采用光电隔离器件TLP181，很好的实现了输入接口和输出接口之的电平匹配和电气隔离。

模拟量采集单元10，采用美国德州仪器半导体公司的LM2904电压跟随器芯片，实现了模拟信号的模拟隔离，同时对MCU的IO口进行有效的保护。

数字接口单元11，分别采用了美国EXAR公司的SP3485，SP3220接口芯片，为设备提供了标准的RS232、RS485、TTL接口，每个接口均有电压、电流保护功能。

所述的数据采集输入单元的模拟量采集单元10、数字接口单元11与现场水文仪器仪表电连接。

水文仪器仪表包括电子水尺，超声波液位计，压力水尺，液位变送器，雨量传感器等。

本实施例的工作原理如下：

由中央处理器与各外围各功能单元进行协同工作，以实现设备对外接各种传感器电源的控制、传感器数据的采集、显示，图像数据的采集，以及通过GPRS的方式与中心服务器建立网络可靠连接，并通过GPRS进行数据交互的目的。设备加电后首先对各外围电路进行初始化，随后按照预先设置好的设备参数通过串口以AT指令的方式及IO控制的方式来对GPRS Modem单元7进行操作，主要包括GPRS Modem单元7的开/关机、GSM网络注册、TCP/UDP网络协议选择、TCP/IP的请求连接等，当设备与远程服务器连接成功后，数据链路即打通状态，然后就可以实现数据的双向传输，即设备到服务器端和服务器到设备端，设备同时还需要进行数据链路的检测，短信的查收，串口数据、网络数据的处理等。当链路异常时设备马上会进行相应的处理；当有短信修改参数或设备重启命令时马上解析并执行。

本实施例的优点：

1) 能对系统的多级电源进行分散管理和按需控制，有效降低了系统的整机功耗。

2) 外部接口均具有模拟隔离和光电隔离，在外部接线错误的情况下，能有效保护了中央处理器的IO口不被烧坏。

3) 大容量64MBit SPI NOR FLASH 保证了数据可以快速的存储和查询，以及较长的存储周期。

4) 采用了外部看门狗电路和内部看门狗双重保险机制，保证了设备长期运行不死机。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的保护不限于此，任何本技术领域的技术人员所能想到的与本技术方案技术特征等同的变化或替代，都涵盖在本实用新型的保护范围之内。