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基于GPRS数据存储联网服务器和超声波流量计在水利渠道流...

2014-3-10 16:12:33 2650 超声波服务器流量计

0 本帖最后由 qujian112 于 2014-3-25 17:37 编辑本章介绍了GPRS数据采集存储联网服务器和超声波流量计的工作原理。针对水利工程管理渠道超声波流量的采集，使用GPRS传输技术，实现了流量的采集、存储（备份）和远程传输。找到了替代传统的超短波电台的通讯方案。 1、GPRS通讯技术概论 GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioServ2ice）的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，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理论带宽可达171.2Kbps，实际应用带宽大约在40～100Kbps，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于IN2TERNET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X.25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160Kbps。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。 2、GPRS设备的介绍和数据传输的实现本设计方案采用乐诚科技的LCD2212和LCD2213 GPRS联网服务器，通过串口采集超声波流量计的数据，根据需求按照一定的格式保存在2G TF卡中，可对流量计数据进行长期、稳定的备份；同时也可以响应中心站发送的参数招测命令，及时将有关数据返回发送。具有实时数据显示功能。 GPRS数据主中心采集的实现。采集到的数据通过 GPRS联网服务器经GSM/GPRS网络连接到专业的集群服务器系统，水利工程局数据管理中心可以在任何一台连接 Internet 的 PC上，仅需安装无线串口软件，即可使用原来基于串口通讯的应用程序来处理远端串口设备的数据。无需用户劳心费神于设置公网 IP 地址或者是网络端口映射、动态域名映射等具体问题，可以专心致力于最终客户的应用系统的搭建。 3、GPRS数据和超声波流量计数据的采集过程结合实际情况，在渠道中进行了实验。在渠首站闸门下游500m处安装探头，使用太阳能供电方案。该处水流条件比较好，对流量的采集进行了系统的实验，在不同的水位和流量环境下进行数据采集。超声波流量探头选择美国亚迪仪器公司（RDI）生产的多用途超生波探头。GPRS传输设备选用乐诚科技公司生产的GSM模块，GPRS卡可在当地办理固定流量包月卡。 3.1工作原理整个系统的工作原理是超声波流量计周期性的执行水位流速数据采集工作，然后将原始数据进行分析处理，最后计算出水位和流量，并将有关数据输出到串口，只要接上GPRS联网服务器通讯设备，就可以远传数据到数据管理中心。GPRS联网服务器根据需要可按照一定格式将水位流量保存在TF大容量内存卡中，进行文件系统化管理，供定时下载用。同时，数据管理中心PC端也可以实时接收到采集的数据，及时地进行处理、预报、存储和打印等。如图2所示。该联网服务器是一种高可靠性、低功耗的适合野外工作环境的专用流量在线数据采集传输设备，它可以定时和实时地将超声波流量计采集到的水位、流速和流量等参数按标准格式存储在本地TF内存卡中并通过GSM模块等通讯设备发送到数据管理中心PC端。同时也可以响应数据管理中心发送的参数招测命令，及时将有关数据返回发送。该设备具有实时数据显示的功能。 GPRS联网服务器采用基于专业机房中的集群服务器系统，可以帮助用户建立远端串口设备和用户计算机之间的无线通信信道。用户仅需一次性完成初始化配置，不用考虑公网 IP 地址或者是网络端口映射、动态域名映射等具体问题，简单、易懂，好操作。 3.2 超声波流量计测量流量的工作流程将超声波流量计固定安装在河道一边，然后按水平方向测量某一水层的部分层流速，根据各单元的层流速计算指标流速，通过指标流速与断面平均流速的关系计算得到断面平均流速，根据水位计算得到过水面积，从而计算得到流量。如图4所示。首先根据用户设置的工作间隔时间判断工作时间（WT），当达到设置的采集组数后，将各单次计算的层流速算术平均计算组层流速作为指标流速，根据指标流速和断面平均流速关系表（HV），计算出断面平均流速。根据采集到的水深值，加上用户设置的探头安装高程（WH），得到水位，同时由水位面积关系（WA）计算得到过水面积。根据面积和断面平均流速，计算得到流量。 0
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