基于LED多媒體大屏的遠程水文信息自動采集顯示系統應用

汪孟春 武 鋒王硯海郭 鑫 朱小磊

一、引言

安徽省響洪甸水庫是新中國治理淮河的重點工程，坐落在淮河支流西淠河上游，六安、霍山和金寨三市縣交界處，是六安、合肥等城市重要飲用水水源地，和佛子嶺水庫一起承擔著淠河灌區660萬畝農田灌溉任務。響洪甸水庫水利信息化建設起步于1998年，重點開展了水利信息基礎設施建設。目前已建有大壩安全監測自動化系統、閘門自動監控系統、視頻監視系統、水文自動測報系統、防汛調度自動化系統等。為便于響洪甸水庫水文與工情信息的對外發布和顯示，提高響洪甸水庫水利風景區的形象，管理處提出在壩區安裝一套室外LED多媒體大屏幕顯示系統，該大屏幕顯示系統不僅可播放影像圖片文字資料，還可通過配套的無線數據采集系統對外實時發布水位、雨量、庫容、空氣溫度等工情水情數據。

根據管理處的需求，結合壩區實際情況，在壩區左岸值班室安裝了多媒體LED大屏顯示系統，其中LED多媒體大屏幕安裝在左岸值班室的外墻上，應用控制終端安裝在左岸值班室內，應用控制終端通過無線網卡與遠程的無線采集模塊（RTU設備）進行聯接，可遠程自動采集水文與工情信息并通過大屏幕進行發布顯示。

二、系統組成與工作原理

該項目中的LED大屏幕顯示單元采用P5點陣式室外高亮彩色LED模塊進行組裝，由應用控制終端對大屏幕顯示單元進行顯示控制，可同時對文字、數據、圖片和影像等多媒體信息進行顯示控制。該系統中的水位計、雨量計、溫度計等數據信號由安裝在現場的遠程無線數據采集模塊（RTU設備）進行遠程采集，采集后的數據可通過GPRS無線模塊經公共網絡系統傳送到應用控制終端中，應用控制終端遠程接收到有關的數據后，將有關數據通過LED大屏幕顯示單元對外實時顯示發布，其系統組成原理框圖如圖1所示。

由于該項目中的應用控制終端可實現LED大屏幕顯示單元的多窗口和多畫面顯示，為提高LED多媒體大屏幕的應用效率，增強水情數據的顯示效果，可根據項目實際情況對大屏幕顯示單元進行多窗口劃分，再由應用控制終端分別對不同的窗口進行不同的控制，該項目中的LED多媒體大屏幕顯示單元共劃分成了三個顯示窗口，其中窗口1為滾動文字顯示區域，窗口2為實時水情數據顯示區域，窗口3為多媒體影像顯示區域。

圖1 系統組成原理框圖

三、主要儀器設備的選型與要求

1.應用控制終端

應用控制終端為MEC-5031 SERIES無風扇低功耗高性能嵌入式整機，支持Un-buffered，NON-ECC，單條內存插槽可支持最大內存容量4GB，可提供SATA2.0、COMX、USB2.0 等多種接口，內部加裝西安諾瓦PCI同步圖形控制卡，應用控制終端可通過PCI同步圖形控制卡對P5戶外表貼全彩顯示單元進行多窗口的顯示控制。

2.無線采集模塊（RTU設備）

無線采集模塊（RTU設備）是遠程數據采集的核心設備，本次采用的是GDA1902（4）型智能采集模塊，內嵌無線GPRS模塊和高性能鋰電池，可自動定時采集多種開關量和數字量信號，可根據需要選擇太陽能供電或交流電供電，支持無線GPRS通訊和RS485通訊，支持4通道數據測量，采用密封防水結構的金屬外殼，可有效防護多種電磁干擾。

3.其他儀器設備

該項目中的水位儀和氣溫計應選用帶有標準RS485接口的數字量輸出儀器設備，能提供標準的通訊協議并通過RS485接口與無線采集模塊（RTU設備）實現數據通訊。雨量計可采用具有開關量輸出的翻斗式雨量計，通過開關量端口與無線采集模塊（RTU設備）實現數據傳輸。

四、應用播放軟件

諾瓦PCI同步圖形控制卡的配套播放軟件為NovaStudio，可支持文字、圖片、視頻等多種媒體文件的播放，其所支持的主要媒體文件類型表如表1所示。

該項目中的滾動文字、影像與圖片資料均可用NovaStudio直接播放，而實時采集數據和計算數據的顯示需要在NovaStudio播放軟件的基礎上進行二次開發來實現。

二次開發的主要內容有：在應用控制終端利用SQLServer建立采集數據庫，用java、javascript開發一個后臺軟件，通過后臺將已采集入庫的數據讀取出來，將讀取到的信息開發成web頁面，大屏系統通過NovaStudio加載該web頁面的鏈接地址，即可在實時采集數據顯示區顯示有關的數據。

表1 主要媒體文件類型表

五、結語

基于LED多媒體大屏的遠程水文信息自動采集顯示系統已在響洪甸水庫成功應用，效果良好。在該項目中的實時數據采集顯示區中，水位、雨量、氣溫的數據都是由采集儀器、儀表現場采集的數據，庫容的數據則是根據水位值由水位庫容數據表計算得出的。

該系統除自動采集顯示水位、雨量、氣溫、庫容等數據外，還可根據需要擴充水溫、濕度、負氧離子濃度等數據的自動采集顯示，以進一步提高LED多媒體大屏的利用率，也可通過增加動態過程線的顯示等增強其顯示效果