一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 207573394 U(45)授权公告日 2018.07.03

(21)申请号 201720917136.8(22)申请日 2017.07.26

(73)专利权人 深圳市中电电力技术股份有限公

司

地址 518040 广东省深圳市福田区车公庙

泰然工贸园201栋8楼西(72)发明人 宾杏荣　王艺霖　谢若冰　张会超　

曾磊　文湘晖　潘品　雷玉芬　(74)专利代理机构 深圳市科吉华烽知识产权事

务所(普通合伙) 44248

代理人 于标(51)Int.Cl.

H04L 29/08(2006.01)G08C 17/02(2006.01)G05B 19/042(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图4页

()实用新型名称

一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端(57)摘要

本实用新型提供了一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端，包括CPU、GPRS无线模块、开关量输入输出模块、模拟量输入模块、串口通信模块、存储模块和电源模块，所述CPU分别与所述GPRS无线模块、所述开关量输入输出模块、所述模拟量输入模块、所述串口通信模块、所述存储模块和电源模块相连。本实用新型的有益效果是：本实用新型的水文信息采集终端的GPRS无线模块支持移动网络和联通网络，采用通用分组无线服务技术，实现移动通信技术和数据通信技术的完美结合，通过运营商铺设的网络传输数据，不限通信距离，保证通信可靠性。

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权　利　要　求　书

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1.一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端，其特征在于：包括CPU、GPRS无线模块、开关量输入输出模块、模拟量输入模块、串口通信模块、存储模块和电源模块，所述CPU分别与所述GPRS无线模块、所述开关量输入输出模块、所述模拟量输入模块、所述串口通信模块、所述存储模块和电源模块相连。

2.根据权利要求1所述的水文信息采集终端，其特征在于：所述CPU与所述GPRS无线模块通过UART接口连接。

3.根据权利要求1所述的水文信息采集终端，其特征在于：所述串口通信模块包括RS485电路和隔离电路，所述隔离电路一端与所述CPU相连，所述隔离电路另一端与所述RS485电路相连。

4.根据权利要求3所述的水文信息采集终端，其特征在于：所述隔离电路与所述CPU通过UART接口相连。

5.根据权利要求1所述的水文信息采集终端，其特征在于：所述存储模块包括铁电存储器和FLASH。

6.根据权利要求5所述的水文信息采集终端，其特征在于：所述铁电存储器与所述CPU通过SPI接口相连，所述FLASH与所述CPU通过SPI接口相连。

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一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端

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技术领域

[0001]本实用新型涉及水文信息采集终端，尤其涉及一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端。

背景技术

[0002]水文信息采集终端是一种嵌入式智能通信装置，一般包括CPU、无线通信模块/以太网通信模块、串口通信模块、开关量输入输出模块、模拟量输入模块、存储模块和电源模块，用于采集传感器的数据，并通过水利水文相关协议以及以太网或/和串口通信介质或/和无线网络集中送往远方监控主机，同时将远方监控主机的命令传递给水文信息采集终端，实现监控主机对整个现场的远程控制。然而，在传感器和采集终端安装比较分散或数量较多的现场，如果使用以太网或串口连接到主机，不仅走线多，布线麻烦，施工成本和维护成本高，而且故障排查困难；蓝牙或Zigbee无线通信技术距离较短，无法满足设备安装比较分散距离远的现场。

实用新型内容

[0003]本实用新型提供了一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端，包括CPU、GPRS无线模块、开关量输入输出模块、模拟量输入模块、串口通信模块、存储模块和电源模块，所述CPU分别与所述GPRS无线模块、所述开关量输入输出模块、所述模拟量输入模块、所述串口通信模块、所述存储模块和电源模块相连。[0004]作为本实用新型的进一步改进，所述CPU与所述GPRS无线模块通过UART接口连接。[0005]作为本实用新型的进一步改进，所述串口通信模块包括RS485电路和隔离电路，所述隔离电路一端与所述CPU相连，所述隔离电路另一端与所述RS485电路相连。[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述隔离电路与所述CPU通过UART接口相连。[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述存储模块包括铁电存储器和FLASH。[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述铁电存储器与所述CPU通过SPI接口相连，所述FLASH与所述CPU通过SPI接口相连。[0009]本实用新型的有益效果是：本实用新型的水文信息采集终端的GPRS无线模块支持移动网络和联通网络，采用通用分组无线服务技术，实现移动通信技术和数据通信技术的完美结合，通过运营商铺设的网络传输数据，不限通信距离，保证通信可靠性。附图说明

[0010]图1是本实用新型的原理框图。

[0011]图2是本实用新型的串口采集数据连接图。[0012]图3是本实用新型的开关量采集数据连接图。[0013]图4是本实用新型的模拟量采集数据连接图。[0014]图5是本实用新型的模拟量输入电路图。

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具体实施方式

[0015]如图1所示，本实用新型公开了一种基于GPRS无线远程通信的水文信息采集终端，包括CPU10、以及与所述CPU10分别相连的GPRS无线模块20、开关量输入输出模块30、模拟量输入模块40、串口通信模块50、存储模块60和电源模块70，用于采集传感器上传的开关量数据、模拟量数据以及串行数据，转换成无线数据，并通过水利水文相关通信协议以及无线网络集中送往远方监控主机，同时接收远方监控主机的命令，控制开关量输出模块，实现监控主机对整个现场的无线远程控制。[0016]CPU10采用TI的430单片机，参数配置模块用于配置水文信息采集终端的各类参数，采集终端通过各类参数配置按照对应参数进行数据包的解析和打包，实现UART通信协议和无线通信协议之间的互相转换，所述参数包括设备名称、型号、软件版本和序列号。[0017]GPRS无线模块20采用Telit公司的GPRS模块GL868，外部接口为标准UART接口，与CPU10的一个UART接口连接，通信协议为标准UART协议。[0018]GPRS无线模块20支持移动网络和联通网络，采用通用分组无线服务技术，实现移动通信技术和数据通信技术的完美结合，可提供高达115kbps的传输速率，通过运营商铺设的网络传输数据，不限通信距离，保证通信可靠性。[0019]如图2所示，水文信息采集终端的串口采集传感器1的数据，水文信息采集终端的CPU10将数据解析后存储到FLASH，然后根据水利水文相关通信协议将数据打包传到GPRS无线模块20，GPRS无线模块20将数据转换成无线格式数据上传到监控主站。[0020]如图3所示，水文信息采集终端的开关量输入接口连接支持开关量输出的传感器2，水文信息采集终端的CPU10采集传感器2的数据，将数据解析后存储到FLASH，然后根据水利水文相关通信协议将数据打包传到GPRS无线模块20，GPRS无线模块20将数据转换成无线格式数据上传到监控主站。[0021]如图4所示，水文信息采集终端的模拟量输入接口连接支持模拟量输出的传感器3，水文信息采集终端的CPU10将经过AD采样后的数据解析并存储到FLASH，然后根据水利水文相关通信协议将数据打包传到GPRS无线模块20，GPRS无线模块20将数据转换成无线格式数据上传到监控主站。

[0022]串口通信模块50包括一个RS485电路，且设有隔离电路， RS485电路物理层接口为2线RS485，与隔离电路连接，隔离电路再通过CPU10的UART1接口与CPU10连接，通信协议为标准UART协议，具体参数如下：[0023]串口：2线RS-485通信口[0024]工作方式：半双工[0025]数据位：7、8[0026]停止位：1、2[0027]校验位：无校验、奇校验、偶校验[0028]波特率：1 200 bps～115 200bps

[0029]串口通信模块50的物理层接口RS485分别与多种类型的传感器连接进行通信，以菊花链结构与多个传感器连接进行通信，用于从传感器获取数据。[0030]开关量输入输出模块30包括四个DI电路和两个DO电路，所述CPU10使用六个I/O引

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脚分别一一控制，DI具体参数如下：[0031]输入通道： 4路

[0032]DI1～DI2为脉冲输入，DI3～DI4为状态量输入[0033]标称值： 内激励24 V DC或外激励24 V DC[0034]开关量变位灵敏度： 1ms[0035]延迟时间（防抖时间）：2ms[0036]DO具体参数如下：[0037]输出通道： 2路[0038]保持方式：电磁式[0039]接点形式： DO11、DO12常闭[0040]          DO21、DO22常开[0041]触点容量： AC 250 V / 5 A，DC 30 V / 5 A[0042]触点电压： 220 V AC或24 V DC[0043]极限触点容量：不小于150 W，时间常数L/R=10ms[0044]接触电阻：100 mΩ[0045]长期允许闭合电流：5A[0046]极限断开容量：不小于150W，时间常数L/R=10ms[0047]空载情况下动作次数：不小于500 000次[0048]接通次数：不小于100 000次[0049]断开次数：不小于100 000次[0050]如图5所示，模拟量输入模块40采用模拟开关+隔离运放+整形滤波的方式，将信号输入CPU10自带的12位AD，同时CPU10的两个I/O控制模拟开关切换，实现三路模拟量输入，具体参数如下：[0051]输入通道：   3路[0052]标称值：     AI1为0 V～30 V[0053]AI2～AI3为0  mA～20 mA或4 mA～20 mA[00]过载能力：    1.2倍额定负载，连续工作[0055]测量误差：    ±0.5%

[0056]存储模块60包括铁电存储器和FLASH，铁电存储器通过串行外围接口SPI接口与CPU10连接，用于存储程序运行过程中的定值参数，FLASH通过串行外围接口SPI接口与CPU10连接，用于存储程序运行过程中的定时记录，具体参数如下：[0057]铁电存储器：8K[0058]FLASH：4M

[0059]RTC标准时钟采用RX8025T来实现，保证水文信息采集终端的时钟精度，用于定时记录存储，与CPU的一个IIC接口连接。[0060]电源模块70采用双电源设计，输入电压范围：9VDC~30VDC。

[0061]UART通信协议和无线通信协议之间的互相转换的过程包括以下步骤：[0062]1）水文信息采集终端的串口通信模块从传感器1获取串口格式的数据包，由CPU10分解出实际采集信号数据；

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2）CPU10将数据存储到FLASH中，并按照水利水文相关通信协议重新打包后传输到

GPRS无线模块20；[00]3）GPRS无线模块20将CPU10打包好的数据转换成满足无线传送格式的数据包；[0065]4）将无线传送格式的数据包依次通过无线网络传送到监控主机；[0066]5）由监控主机对获取的数据包进行处理；[0067]6）在监控主机的显示器显示所还原出水文信息采集终端得到的实际采集信号数据；

[0068]7）监控主机将无线传送格式数据包依次通过无线网络实时回送至水文信息采集终端；

[0069]8）水文信息采集终端将接收到的无线格式数据包转换成UART数据包，发送到CPU中，实现控制功能。

[0070]本实用新型的水文信息采集终端的GPRS无线模块20支持移动网络和联通网络，采用通用分组无线服务技术，实现移动通信技术和数据通信技术的完美结合，可提供高达115kbps的传输速率，通过运营商铺设的网络传输数据，不限通信距离，保证通信可靠性。水文信息采集终端将采集到的开关量数据、模拟量数据以及串行数据转换成无线通信数据，并通过运营商提供的网络上传到监控主站，子站与主站之间无需布线，降低了布线成本，简化了组网步骤，组网更加灵活，施工更加方便。应用于水利水文自动化系统。

[0071]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

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图1

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图3

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图4

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