1、引言

對水庫、河道的水位、降雨量、流量、閘門等水情的自動監(jiān)測報警系統(tǒng)中，水文水資源遙測終端機RTU得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)水利部《水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約（SZY206-2012）》、《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約（SL651-2014）》規(guī)范要求，本文介紹了藍(lán)普lanpu1802水文監(jiān)測RTU遙測終端機的設(shè)計與實現(xiàn)。

2、水文RTU電路板的架構(gòu)設(shè)計

Lanpu1802型水文監(jiān)測遙測終端機RTU基于SIM800C通信模塊設(shè)計，采用STM32核心處理系統(tǒng)，，主要用于水情遙測，具備數(shù)據(jù)采集、存儲、遠(yuǎn)程上報，管理功能。設(shè)備采用了低功耗設(shè)計，具有多路傳感器接口、支持多中心站、大容量數(shù)據(jù)存儲。

如圖1描述了lanpu1802水文測控終端RTU電路板的設(shè)計結(jié)構(gòu)。

圖1 LANPU-RTU電路板架構(gòu)圖

系統(tǒng)由3個模塊組成：1）24V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)4.2V負(fù)責(zé)SIM800C供電，5V轉(zhuǎn)3.3V負(fù)責(zé)STM32供電。2）外圍接口電路，包括2路485接口、2路232接口、8路干點輸入、8路繼電器輸出、2路4-20mA輸出、4路4-20mA輸入或0-5V輸入、2路12v電源輸出。3）sim800c通信。

數(shù)據(jù)采集包括水位數(shù)據(jù)，支持模擬量4-20mA或0-5V、485接口水位計，如：浮子式水位計、雷達(dá)水位計、壓力水位計、氣泡水位計等。雨量數(shù)據(jù)采集目前支持翻斗式雨量計。同時1802型rtu可以監(jiān)測自身電池電壓，并根據(jù)“水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約”SL651-2014的要求將監(jiān)測到的電池供電電壓值傳輸給中心站。Lanpu-1802型rtu的一組485接口可以連接工業(yè)串口照相機，能根據(jù)規(guī)約的要求，完成對監(jiān)測目標(biāo)的拍照，分包取圖，然后存儲到rtu內(nèi)置存儲器中，圖片通常采用jpg格式。

3、系統(tǒng)實現(xiàn)與功能

系統(tǒng)BOM表單包括195種配件，采用14*10厘米雙層電路板的設(shè)計，PCB原理圖如圖2所示。

圖2 lanpu1802 RTU PCB圖

設(shè)備采用工業(yè)級32位處理器和工業(yè)級無線模塊，以嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件支撐平臺，工作環(huán)境溫度零下20度至70度，耐強電磁干擾，內(nèi)置看門狗電路，確保設(shè)備可以在各種復(fù)雜環(huán)境下長時間穩(wěn)定工作，永遠(yuǎn)在線。產(chǎn)品支持多種工作模式，包括自報模式、查詢應(yīng)答模式，產(chǎn)品設(shè)計功能如下：

1.通信功能：支持4頻GSM/GPRS，工作的頻段為：GSM850、EGSM900、DCS1800和PCS1900 MHz支持實時在線，休眠定時喚醒功能，在休眠模式下耗電流低至0.6毫安，在這種狀態(tài)下，模塊的電流消耗會降到最低，模塊仍能接收尋呼信息和SMS。

2.采集功能：可以連接各種通信接口的傳感器，包括脈沖、4-20mA、0-5V、RS485、RS232等，具體有采集工業(yè)相機圖片數(shù)據(jù)，支持抓拍、定時拍照功能；采集流量計、脈沖水表數(shù)據(jù)；采集水位計和雨量計數(shù)據(jù)；采集設(shè)備供電狀態(tài)和井蓋門或箱門開關(guān)狀態(tài)。

3.控制功能：可以遠(yuǎn)程自動控制閥門、閘門的開關(guān)，可以遠(yuǎn)程控制電動調(diào)節(jié)閥的開度。

4.支持監(jiān)測參數(shù)定時上報、超限自動報警功能，可以監(jiān)測自身供電電壓，當(dāng)電壓低于門限值時自動切換到低功耗工作模式。

5.支持遠(yuǎn)程管理功能，可通過GPRS進行設(shè)備參數(shù)設(shè)定，如雨量加報門限值、水位加報門限值、測量時間間隔等并且支持設(shè)備程序的遠(yuǎn)程升級，方便管理。

6.支持存儲功能，本地有大容量存儲，可以對各種數(shù)據(jù)進行存儲

7.隔離功能，該rtu提供一路隔離485接口，設(shè)計采用了一個3通道隔離器、一個三態(tài)差分線路驅(qū)動器，一個差分輸入接收器和ADI公司的isoPower?DC/DC轉(zhuǎn)換器，它們采用5 V或者3.3 V單電源供電，實現(xiàn)完全集成的信號和電源隔離RS-485解決方案，對RS485輸入輸出引腳提供±15kv ESD保護，適合負(fù)責(zé)電磁環(huán)境、惡劣氣象條件下使用。

4、結(jié)束語

?本文基于GPRS網(wǎng)絡(luò)，提出了基于SIM800C的水文監(jiān)測RTU遠(yuǎn)程測控終端控制系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)傳輸符合《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》SL651-2014之規(guī)定，無需布線、管理人員在遠(yuǎn)程管理端即可實現(xiàn)水資源的信息的實時發(fā)布、實時傳輸、實時送達(dá)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的水文监测RTU遥测终端机的设计与实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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