基于GPRS的灌区水情远程监测系统研究2009年11月农机化研究第l1期基于GPRS的灌区水情远程监测系统研究.程步明,马孝义(西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西杨凌712100)摘要:针对灌区传统水情信息监测方法时效性低,成本高,维护困难等问题,提出了以ARM微控制器和GPRS通信模块构成的水情远程监测系统的设计方案,并详细介绍了该系统结构和各功能模块的软硬件设计及实现方法.测试表明,该系统运行稳定可靠,具有较高应用价值.关键词:灌区;水情监测;ARM;GPRS:TP274.1;$273.1文献标识码:A:1003—188X(2009)11-0055—030引言灌区水情远程监测是灌区信息化建设的重要内容之一.传统的水情信息采集,传输,管理手段大大降低了水情信息的时效性….为了及时,准确反馈和预测水情信息,为灌区管理部门提供科学的决策依据,提升灌区管理的效能,研制低成本的灌区水情信息远程监测系统具有重要的应用价值.近年来,随着移动通信的迅猛发展,GPRS技术得到了广泛的应用.GPRS(GeneralPacketRadioServ—ice)是通用分组无线业务的简称,是基于GSM的移动分组数据业务.在原有GSM的基础上,GPRS引入了分组控制单元(PCU),服务支持节点(SGSN)和网关支持节点(GGSN)等新部件,使得用户能够在端到端盖范围广,永远在线,数据传输速度快,通信质量高和按流量计费等优点,特别适用于间断的,突发性的或频繁的,少量的数据传输,因此能够很好地适应传输数据量不大且不便于布线的灌区和水文监测等场基础上,介绍了基于GPRS的灌区水情远程测控系统的设计方法.1系统结构?收稿日期:2009一O1一O6基金项目:国家自然科学基金项目(50879072);国家"十一五"科技支撑计划项目(2006BAD11B04)作者简介:程步明(1984一),男,湖北松滋人,硕士研究生,(E—mail)alexlove2003@163.corn.通讯作者:马孝义(1965一),男,陕西风翔人,教授,博士生导师.与通信单元,其中测控单元由传感器,A/D,微处理器和执行机构组成,主要完成信息的采集和前期处理,以及对控制命令的解码执行等;通信单元由GPRS通GPRS,由它专门提供的代理网关连接到Intemet,通过域名解析方式,与Intemet上相应域名地址的数据处中心接入互联网,实时,准确地获取水情信息,进行水资源的统一调度.●主觯元¨'监控计算机监控中心图1系统结构图2GPRS通信原理及传输协议GPRS通信原理图,如图2所示.图2GPRS通信原理图GPRS终端从客服系统获取数据,处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站(BTS),然后经基站控制器(BSC)和分组控制单元(PCU),将分组数据从基站发送到SGSN,SGSN通过GPRS骨干网与GGSN进行通信,GGSN对分组数据进行相应的处理,再发送到目的网络(Intemet或x.25网络).接受过程则与其相反,由GGSN接收来自其他网络且标示有移动地址的IP包,转发到SGSN,继而传送到GPRS终端.2009年11月农机化研究第11期本设计选用Siemens公司生产的GSM/GPRS三频无线通讯模块工业级MC55,它是目前尺寸最小的GPRS模块.MC55模块有50个引脚,由电源充电管理,双串口,双音频接口,SIM卡接口4个功能块组成.MC55在单电源3.3～4.8V下工作;具有ASC0和电平输出,通过AT命令控制模块和数据传输;支持3VSIM卡接口;可以选取数据传输波特率为300—230000bps;有休眠模式,最低功耗可达3mA;可用作TCP的客户端和服务器端,也可用作UDP,丌'P,HT.TP,SMFP,POP3客户端;支持IP地址和域名访问方式;一次只能打开一个连接,不支持同时多个连接(除非外加协议栈);传输数据包最大为1500字节(完全满足灌区信息传输的需要).MC55除了具有GSM模块原有的功能外,还支持分组业务功能,内嵌TCP/IP协议,具有很高的可靠性和易用性,很适合在无线终端中作为通讯模块..MC55的以太网接入,通信控制和数据传输,是通过控制器的串口发送AT(Attention)指令来实现的.AT指令是属于MODEM自身通信的一套规则和标准.AT指令由ASCII字符组成,以AT开头和《CR》结束,每条指令被执行后,无论成功与否,模块均会返回相应的信息.由于MC55内嵌了TCP/IP协议,这样就为[ntemet的接入提供了API接口,使得控制器不用自我实现TCP/IP协议栈,极大地方便了移动台接人Intemet.MC55提供的Intemet接入基本过程如下:1)用ATSICS指令建立连接规范.ATSICS=0,conType,GPRS0//选择连接类型ATSICS=0,passwd,//设置密码ATSI...