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零碎的设计与实现
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：本文研讨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零碎，该零碎借助成熟的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协议的彼此转换并通过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；水位监测零碎
[中图分类号]TP273[文献标识码]A
DesignandImplementofTheWaterSmartMonitoringSystem
BasedonGPRSandCAN-Bus
WANGJun-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、旱灾祸发生频繁，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缘由，水情信息是防汛抗旱决策的重要根据。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祸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零碎势在必行。本文所设计的零碎采用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、预告精度，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零碎与CAN总线的简介
1.1GPRS零碎概述
GPRS(GeneralPacketRadioService)是在GSM零碎上发展起来的一种无线分组数据承载业务[2]，由于GPRS本身的技术特点和优势，GPRS在远程监控中具有实际运用价值。首先，作为无线零碎在实现上比有线零碎简单容易，特别在水库、河流等环境比较恶劣、分布偏远的野外地区。其次，零碎利用率高，可以同时监控多个被监控对象，减少了零碎反复建设和人员维护，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。用户可以通过全球挪动通信零碎，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，零碎选用成熟的GPRSDTU(dataterminalunit)作为远程数据传输模块，将水位和降雨量等信息构成IP数据后通过GPRS网络传输到中心站计算机，保证数据及时、精确传输的前提下，将零碎运转费用降到最低。
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，与普通的通信总线比拟，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、零碎容量大、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]。因而，本设计采用CAN总线来实现对水情信息的采集，可提高零碎的可靠性、实时性和灵活性。
2零碎的全体结构框架
该水情自动监测零碎采用“分散监测、集中处理”的模式进行设计，全部零碎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。零碎全体结构如图1所示。
现场需求采集的水位、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紧缩整理，