無(wú)線遙測(cè)技術(shù)在水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

郝剛

摘 要：水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是一種由收集、傳遞以及處理水文實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的各類傳感器、計(jì)算機(jī)以及通信設(shè)備等構(gòu)成的系統(tǒng)，具體包括中心站、遙測(cè)站和信息傳輸通道這三個(gè)部分，該系統(tǒng)主要用于防汛和水利調(diào)度，其在較小流域范圍內(nèi)僅僅需要幾分鐘便可以完成數(shù)據(jù)采集和處理，能夠及時(shí)提供重點(diǎn)河段和水庫(kù)的雨水情況。基于此點(diǎn)，該文就無(wú)線遙測(cè)技術(shù)在水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：無(wú)線遙測(cè)技術(shù) 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-0-01

1 無(wú)線遙測(cè)技術(shù)綜述

遙測(cè)技術(shù)是傳感測(cè)量技術(shù)與通訊技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，該技術(shù)大體上又可分為有線遙測(cè)技術(shù)和無(wú)線遙測(cè)技術(shù)兩大類，前者必須借助電話線、光纜等傳輸介質(zhì)，才能對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸，因而在應(yīng)用方面受到了一定限制；而后者則是借助光、聲、電磁波等介質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳送的，所以不會(huì)受到過(guò)多的限制，這也是該技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用的原因之一。近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、微電子、通信、空間等技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，推動(dòng)了無(wú)線遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展。在遙測(cè)技術(shù)誕生之初，其主要被應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域，伴隨著該技術(shù)的發(fā)展和完善，其現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域當(dāng)中，如軍事、工業(yè)等等。遙測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是規(guī)格小、穩(wěn)定性強(qiáng)、性能高、抗干擾能力強(qiáng)，這也是其在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中獲得廣泛應(yīng)用的主要原因之一。基于無(wú)線遙測(cè)技術(shù)研制出來(lái)的無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)有效解決了地理分布廣、不容易布線等應(yīng)用問(wèn)題。

2 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中無(wú)線遙測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用研究

早些時(shí)候，水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)多用于汛期水文數(shù)據(jù)資料的收集，也被用于水文站網(wǎng)資料的收集。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大范圍普及應(yīng)用以及各類數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，使得任何一個(gè)地方的終端系統(tǒng)都可以調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，共用情報(bào)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。下面該文重點(diǎn)對(duì)無(wú)線遙測(cè)技術(shù)在水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)最大的作用是能夠在無(wú)人值守的前提下，對(duì)遙測(cè)站的有關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)采集，如水位、雨量以及流量等等，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后傳給中心控制站。一般來(lái)說(shuō)，遙測(cè)站的終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)的工作有三方面，分別為：信息采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及與中心控制站通信。

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

遙測(cè)終端系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，它的核心是主循環(huán)，主程序一般會(huì)先對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化，并對(duì)水文傳感器進(jìn)行詢測(cè)，從而對(duì)系統(tǒng)的上電原因進(jìn)行分析，以及系統(tǒng)上電以后需要進(jìn)行哪些操作，最后進(jìn)入到相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理。

由于系統(tǒng)軟件中的模塊相對(duì)較多，且每個(gè)模塊之間并不是相互獨(dú)立的，而是需要彼此進(jìn)行通信。需要借助共享存儲(chǔ)單元和傳送消息來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊間的通訊。具體通訊過(guò)程如下：先設(shè)定一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，消息發(fā)送例程會(huì)將要傳送的消息數(shù)據(jù)放入到該存儲(chǔ)區(qū)當(dāng)中，同時(shí)設(shè)置好消息標(biāo)志和后續(xù)處理的標(biāo)志字，當(dāng)后續(xù)處理程序進(jìn)入該存儲(chǔ)區(qū)之后，按照相應(yīng)的標(biāo)志字便可以準(zhǔn)確獲得消息。RTU包括3個(gè)硬中斷，它們分別是由實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤以及雨量計(jì)引起的中斷。通常情況下，系統(tǒng)基本都處于休眠狀態(tài)，只有激活這3個(gè)中斷后，系統(tǒng)才會(huì)進(jìn)入到正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)上電之后，主循環(huán)會(huì)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始化，主要目的是確保硬件正常運(yùn)行及完成初始參數(shù)的設(shè)置，系統(tǒng)在中斷模式下啟動(dòng)后，主循環(huán)便開(kāi)始依次對(duì)軟中斷進(jìn)行檢測(cè)，看其是否滿足條件，如果滿足條件將會(huì)到中斷處理程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)功能或是執(zhí)行通訊指令；否則便會(huì)進(jìn)入到低功耗、省電模式。

2.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)

硬中斷例程具有實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)ν獠啃盘?hào)做出及時(shí)響應(yīng)，并對(duì)此進(jìn)行迅速處理，具體包括以下三個(gè)例程。

2.2.1 定時(shí)中斷例程

每日上午8：00，RTU會(huì)自動(dòng)向中心控制站傳送數(shù)據(jù)信息，同時(shí)水位檢測(cè)也應(yīng)由定時(shí)中斷觸發(fā)，另外系統(tǒng)的維護(hù)周期也需要借助時(shí)鐘中斷來(lái)進(jìn)行觸發(fā)。當(dāng)定時(shí)中斷被觸發(fā)之后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)是否為定時(shí)發(fā)報(bào)時(shí)間、水位數(shù)據(jù)采集時(shí)間以及維護(hù)時(shí)間進(jìn)行逐次檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中，若是發(fā)現(xiàn)達(dá)到水位采集時(shí)間，水位傳感器就會(huì)開(kāi)啟，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集，如果發(fā)現(xiàn)達(dá)到系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間，那么便會(huì)自動(dòng)執(zhí)行維護(hù)工作，到了上午8：00便會(huì)向中心控制站傳送數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)與中心控制站之間的通信可以采用GPRS來(lái)實(shí)現(xiàn)，若是GPRS未能正常啟動(dòng)，則可借助備用的超短波通信信道完成數(shù)據(jù)上傳。

2.2.2 雨量硬中斷

眾所周知，降雨這種自然現(xiàn)象是沒(méi)有任何規(guī)律可言的，具有非常明顯的不確定性，為此，系統(tǒng)雨量計(jì)部分必須能夠保持時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)是否有雨量信號(hào)，并及時(shí)對(duì)降雨量進(jìn)行測(cè)量。雨量硬中斷主要負(fù)責(zé)對(duì)雨量傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)的雨量計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將雨量計(jì)數(shù)單元做加1運(yùn)算。

2.2.3 按鍵中斷

按鍵中斷例程主要負(fù)責(zé)對(duì)按鍵信號(hào)進(jìn)行處理，而按鍵中斷則是指確定按鍵啟動(dòng)的信號(hào)。在鍵盤處于工作狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)不得進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)中斷開(kāi)始后，應(yīng)當(dāng)能夠及時(shí)進(jìn)入到按鍵處理程序當(dāng)中，掃描時(shí)間為毫秒級(jí)，進(jìn)入中斷后先對(duì)相應(yīng)的中斷標(biāo)志位進(jìn)行清除，隨后再關(guān)掉按鍵中斷，這是因?yàn)榇藭r(shí)不應(yīng)當(dāng)再出現(xiàn)按鍵中斷，若是在掃描的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某一個(gè)按鍵以穩(wěn)定的狀態(tài)按下，則進(jìn)入該鍵位相應(yīng)的處理子程序當(dāng)中。當(dāng)進(jìn)入按鍵中斷之后，單片機(jī)便會(huì)對(duì)鍵盤進(jìn)行相應(yīng)的掃描，以此來(lái)確定按鍵的準(zhǔn)確位置以便進(jìn)入到相應(yīng)的處理子程序當(dāng)中，對(duì)按鍵進(jìn)行掃描的過(guò)程中，應(yīng)注意按鍵的抖動(dòng)情況，所以需要設(shè)置去抖動(dòng)程序，具體可以采取相應(yīng)的軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)去抖動(dòng)。當(dāng)按鍵設(shè)置完畢以后，若是在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)按鍵沒(méi)有反應(yīng)，則會(huì)認(rèn)定為超時(shí)并返回，然后重新開(kāi)啟按鍵中斷，此時(shí)允許系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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