基于GPRS与CAN总线的水情智能监测系统的设计与实现.doc

基于GPRS与CAN总线的水情智能监测系统的设计与实现王俊飞，朱里红(成都理工大学工程技术学院，四川乐山614000)摘要：本文研究并开发了一种现场采用CAN总线进行数据采集，而利用GPRS进行数据传输的远程水位实时监测系统，该系统借助成熟的GPRS无线数据通信技术，结合TCP/IP通信协议，实现了CAN总线报文和IP协议的相互转换并通过GPRS无线网络和互联网传输CAN总线报文信息，进而对水库、河流等水情进行实时、可靠的监测。关键词：GPRS；CAN总线；水位监测系统[中图分类号]TP273[文献标识码]ADesignandImplementofTheWaterSmartMonitoringSystemBasedonGPRSandCAN-BusWANGJun-feiZHULi-hong(TheEngineering&TechnicalCollegeofChengduUniversityofTechnology,Leshan614000,China)Abstract:ThispaperdevelopedaremotewaterlevelrealtimemonitoringsystemwhichadoptsCAN-buscollectingthedata,andtheGPRSmoduleisusedtotransmitthedata.WithadvancedandreliableGPRSwirelesscommunicationandTCP/IPcommunicationsprotocol,ThesystemcanMutualconversebetweenCAN-BusmessageandIPagreement,andcantransmitCAN-busmessagebyGPRSWirelessnetworkandInternet,Andreliablemonitorwater-levelofriversanddamsinrealtime.Keywords:GPRS;CAN-Bus;Thewatermonitoringsystem.引言我国地域辽阔，地形复杂，气候变化无常，河流来水量变化剧烈，水、旱灾害发生频繁，大小洪水连年不断。报汛不及时，水情不明是导致灾情加重的重要原因，水情信息是防汛抗旱决策的重要依据。它的实时性和可靠性是决策实时性、科学性的前提[1]。水情信息的及时采集可以对洪涝灾害实施有效的监测和预警；建立一套经济实用的、符合我国国情的水情采集传输系统势在必行。本文所设计的系统采用CAN总线和GPRS技术，具有费用低廉、建设周期短、可靠性高、实时性强等特点，提高了测报速度、预报精度，扩大了测报范围和内容。动态实时地监测水位、雨量等水情信息，对防汛、抗旱及水资源合理利用起到重要作用。1GPRS系统与CAN总线的简介1.1GPRS系统概述GPRS(GeneralPacketRadioService)是在GSM系统上发展起来的一种无线分组数据承载业务[2]，由于GPRS自身的技术特点和优势，GPRS在远程监控中具有实际应用价值。首先，作为无线系统在实现上比有线系统简单容易，尤其在水库、河流等环境比较恶劣、分布偏远的野外地区。其次，系统利用率高，可以同时监控多个被监控对象，减少了系统重复建设和人员维护，可实现野外无人值守。同时，能提供端到端广域的无线IP连接。用户可以通过全球移动通信系统，以无线连接的方式方便、快捷地接入固定IP网络，利用公网不需自建和维护通信网[3]；结合水位数据传输突发性、间断性、频繁性和实时性特点，系统选用成熟的GPRSDTU(dataterminalunit)作为远程数据传输模块，将水位和降雨量等信息形成IP数据后通过GPRS网络传输到中心站计算机，保证数据及时、准确传输的前提下，将系统运行费用降到最低。1.2CAN总线技术CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网，是一种有效支持实时控制的串行通信网络，与一般的通信总线相比，CAN总线具有先进的主网络结构，实时性好，通讯距离远，数据传输速率快，具有较好的差错控制能力，可靠性高、系统容量大、扩充容易、安装方便、维护费用低、性价比高等优点，特别适用控制节点多，分布较散的监控场所[4]。因此，本设计采用CAN总线来实现对水情信息的采集，可提高系统的可靠性、实时性和灵活性。2系统的总体结构框架该水情自动监测系统采用“分散监测、集中处理”的模式进行设计，整个系统由现场水情远程终端监测基站、GPRS通信网络和水情遥测中心站三大部分构成。系统总体结构如图1所示。现场需要采集的水位、雨量等水情数据，通过相应的传感器连接到CAN网络中，进行数据的采集。GPRS远程传输部分主要是将已采集的数据经过压缩整理，再由GPRS模块经GPRS和Interne