水情自动测报系统工程案例.
- 格式:ppt
- 大小:643.50 KB
- 文档页数:22
基于stm32的简易水情检测系统设计目录第1章绪论 (4)1.1课题研究的目的及意义 (4)1.2课题研究的国内外发展现状 (4)1.3本课题的主要内容 (5)1.4论文结构安排 (6)第2章PH传感器检测模块 (7)2.1 PH检测传感器的组成 (7)2.1.1 PH复合电极 (7)2.2.2 PH传感器 (7)2.2 PH传感器的工作原理图 (8)2.3 PH工作原理 (8)第3章系统整体设计 (11)3.1系统方案论证 (11)3.1.1微处理器的论证与选择 (11)3.1.2液晶显示模块的论证与选择 (11)3.1.3超声波检测模块的论证与选择 (12)3.1.4温度检测模块的选择 (12)3.1.5串口通信的论证与选择 (12)3.2系统电路设计的指标 (13)3.2.1系统框架 (13)3.2.2超声波测距子系统框图 (13)3.2.3 PH检测子系统框图 (13)3.2.4温度检测子系统框图 (13)第4章系统硬件电路的构成 (14)4.1 STM32F407VET6最小系统 (14)4.2水位传感器 (14)4.3温度传感器 (16)4.4 RS-232串口通信模块 (17)4.5液晶显示模块 (17)第5章系统软件的设计 (18)5.1程序编程软件 (18)5.2程序编程软件 (18)5.2 .1程序功能描述 (18)5.2 .2程序的软件设计思路 (19)5.3 ADC程序编程软件 (19)5.4温度采集模块编程 (19)5.5水位采集模块编程 (20)5.6 PH值采集模块编程 (20)5.7显示模块编程 (21)5.8串口通信模块编程 (22)第6章系统调试与数据测量 (23)6.1测试条件与仪器 (23)6.1.1测试条件 (23)6.1.2测试仪器 (23)6.2测试数据及结果分析 (23)6.2.1测试数据 (23)6.2.2测试分析与结论 (24)结语 (25)第1章绪论1.1课题研究的目的及意义自我国改革开放以来,水情检测系统设计获得越来越多其他行业的关注和重视。
1 系统方案水情检测系统采用现代科技对水文信息进行实时采集、存储和传输的专门技术,有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段,是水文现代化的发展方向。
水情检测系统可以实时监测一些人无法靠近的区域或者无需人力来监控的现场。
基于此设计开发出一种多功能、可靠性高、维护方便,可适用于水文、水库、雨量监测的检测系统具有重要的实际应用价值。
图1 简易水情检测系统示意图上图中,a 为容积不小于1升、高度不小于200mm 的透明塑料容器,b 为pH 值传感器,c 为水位传感器。
整个系统仅由电压不大于6V 的电池组供电,不允许另接电源。
检测结果用显示屏显示。
系统方案设计:本系统单片机采用STC89C52RC 为主控芯片,水情显示的硬件为128*64位的LCD 液晶显示器件,pH 值的测量选用pH 传感器,水位的测量选用超声波传感器,电源采用可充电的4节充电电池供电。
传感器和单片机之间的数据传输采用模数转换器AD7705来完成,AD7705可直接接收来自传感器的低电平输入信号,然后产生串行的数字输出,发送给单片机,通过显示屏显示出来。
按键部分具有复位清零功能。
本系统还设置了上下限报警功能,当数值超出范围时发出报警信号。
2 设计与论证2.1 水情信号处理方法(1)液位测量方法超声波水位仪的基本检测原理是:将超声波传感器安装在距水底高H 处并发射出一连串的超声波,超声波在传播过程中,当遇到被障碍物的时候,反射回接收电路。
反射的超声波在空气中传播,接收传感器将接收到的反射信号与发射信号做算法处理,计算出超声波从发射至接收的延迟时间t,根据超声波在空气中的声速c=340m/s,可计算出传感器与液面间的距离s=ct/2,进而可计算出液位值h=H-s。
示意图如图2所示。
图2 液位计算示意图(2)pH 值测量方法pH 值是最常用的水质检测指标之一,天然水的pH 值多下几部分:单片机最小系统、键盘电路、显示模块、超声模块和模数转换器模块。
水情自动测报系统工作流程目录第一章概述 (3)1.1 系统组成 (4)1.2 系统功能 (5)第二章信息采集 (6)2.1 信息源 (7)2.2 传感器 (7)2.3 遥测终端(RTU) (7)2.4 系统工作体制 (8)2.5 电源系统 (9)2.6 防雷和接地系统 (10)第三章信息传输 (10)3.1 通信设备 (11)3.2 通信方式 (12)3.2.1 超短波通信 (12)3.2.2 短波通信 (12)3.2.3 卫星通信 (12)3.2.4 PSTN通信 (12)3.2.5 GSM/GPRS通信 (12)3.2.6 混合通信方式 (13)第四章信息接收 (13)4.1 数据接收单元 (14)4.2 通信控制软件 (15)第五章数据处理系统 (16)5.1 计算机网络 (17)5.1.1 安全分区 (17)5.1.2 网络工作流程 (18)5.2 应用软件 (19)5.2.1 水调平台软件 (19)5.2.2 实时计算软件 (20)5.2.3 水文预报软件 (21)5.2.4 调度软件 (22)5.3 信息发布 (23)5.3.1 水情信息网站 (24)5.3.2 短信发布软件 (26)第一章概述水情自动测报系统(以下简称系统)是利用遥测、通信、计算机和网络等先进技术,完成流域或测区内水文、气象、汛情、工情等信息的实时采集、传输和处理,为工程防洪、兴利、优化调度提供服务的自动化系统。
系统由各种传感器、通讯设备、计算机网络及相关软件组合而成。
可分为遥测站、信息传输通道(简称信道)和中心控制站(简称中心站)三部分。
系统的工作流程可概括为信息采集、传输、接收和处理(见图1.1)。
图1.1 系统工作流程图1.1 系统组成1)遥测站。
可实现自动收集雨量、水位和其它参数的实时数据。
在中心站的控制下按一定方式把这些数据编排成脉冲信号,通过信道传递到中心站。
遥测站的仪器设备有雨量计、水位计、编码器、数传机、电台和电源设备等。
1技术方案-软件1.1项目概况1.2系统需求。
1.2.1信息接收处理系统信息接收处理系统应基于各测站的水情信息自动采集系统,通过计算机网络和软件实现的自动化处理进入为本系统运行配置的数据库,实现对水情相关资料进行实时测报的功能,应满足不同数据源的接收方式维护,建立实时水情数据库、历史水情数据库、模型库、预报库等其它专用库,按照满足水情预报成果的制作与发布要求。
信息接收处理系统主要功能包括:数据接收处理、数据库管理、标准数据库创建。
1.2.2水文预报系统水文预报系统的开发,需采用先进的网络通信、计算机技术以及信息处理和洪水预报模式,坚持实用性、可靠性、先进性、前瞻性的原则。
建立满足水利枢纽工程运行服务的交互式洪水预报系统。
1.2.2.1系统功能水文预报作业系统应采用多种预报方法和预报模型的平行运行,并可进行多方案成果的交互式分析、比较,为水库的预报调度运用决策提供技术支持。
运行模式可采用自动定时预报和交互式预报两种模式并举。
水文预报系统主要功能包括:水情数据预处理、水雨情信息查询、预报模型(方法库)指定、作业预报计算、考虑预见期降雨的预报计算、水文预报成果交互式分析和预报精度评定。
1.2.2.2预报项目预报项目为入库流量、坝址区重要站水位;预见期包括6h、12h、24 h、48h定时过程预报和洪峰预报。
1.2.2.3运行功能要求短期作业预报运行程序,采用交互方式指定本次使用的模型程序,以方便加入新的预报方法库和在不同的预报站上进行不同的预报模型的组合。
系统具有实时校正的交互修正等综合分析功能;具有利用降雨综合分析信息,对预见期不同降雨量级水文情势变化的模拟功能。
具有较为完善的信息检索功能。
作业预报系统还应包括成果输出、精度评定、方案参数率定等配套功能。
1.2.2.4水文预报系统集成为了便于用户使用,应将短、中期水文预报的全部功能集成到一个总平台上,并具有水雨情信息查询、报表生成、资料整理归档等功能,供用户完成全部短、中期水文预报等相关的工作。
1技术方案-软件1.1项目概况1.2系统需求。
1.2.1信息接收处理系统信息接收处理系统应基于各测站的水情信息自动采集系统,通过计算机网络和软件实现的自动化处理进入为本系统运行配置的数据库,实现对水情相关资料进行实时测报的功能,应满足不同数据源的接收方式维护,建立实时水情数据库、历史水情数据库、模型库、预报库等其它专用库,按照满足水情预报成果的制作与发布要求。
信息接收处理系统主要功能包括:数据接收处理、数据库管理、标准数据库创建。
1.2.2水文预报系统水文预报系统的开发,需采用先进的网络通信、计算机技术以及信息处理和洪水预报模式,坚持实用性、可靠性、先进性、前瞻性的原则。
建立满足水利枢纽工程运行服务的交互式洪水预报系统。
1.2.2.1系统功能水文预报作业系统应采用多种预报方法和预报模型的平行运行,并可进行多方案成果的交互式分析、比较,为水库的预报调度运用决策提供技术支持。
运行模式可采用自动定时预报和交互式预报两种模式并举。
水文预报系统主要功能包括:水情数据预处理、水雨情信息查询、预报模型(方法库)指定、作业预报计算、考虑预见期降雨的预报计算、水文预报成果交互式分析和预报精度评定。
1.2.2.2预报项目预报项目为入库流量、坝址区重要站水位;预见期包括6h、12h、24 h、48h定时过程预报和洪峰预报。
1.2.2.3运行功能要求短期作业预报运行程序,采用交互方式指定本次使用的模型程序,以方便加入新的预报方法库和在不同的预报站上进行不同的预报模型的组合。
系统具有实时校正的交互修正等综合分析功能;具有利用降雨综合分析信息,对预见期不同降雨量级水文情势变化的模拟功能。
具有较为完善的信息检索功能。
作业预报系统还应包括成果输出、精度评定、方案参数率定等配套功能。
1.2.2.4水文预报系统集成为了便于用户使用,应将短、中期水文预报的全部功能集成到一个总平台上,并具有水雨情信息查询、报表生成、资料整理归档等功能,供用户完成全部短、中期水文预报等相关的工作。
白龟山水库遥测系统北斗卫星信道建设熊启龙;刘永强;徐章耀;郭广涛【摘要】针对河南省白龟山水库水情自动测报系统的现状,提出以短信和北斗卫星2种信道同时作为系统主信道的升级改造方案,极大地增强系统的稳定可靠性和抵抗自然灾害能力,解决在连续阴雨天气、交流电停电、网络中断等极端条件下系统不能独立正常运行的问题。
其在利用北斗通信信道方面作出的成功探索,对其它水情自动测报系统的建设有很好的借鉴意义。
%In view of the current situation of automatic hydrologic information measuring and reporting system in Baiguishan Reservoir of Henan province, this paper presents the system upgrading scheme with two channels of SMS and satellite as main channels at the same time. It greatly enhances the system reliability and the ability of resisting natural disasters, and solves the problem of the abnormal operation of the system under some extreme conditions of continuous overcast and rainy weather, AC power or network disconnecting. Its successful application in using the Beidou communication channel sets up a good example for constructing other automatic hydrologic information measuring and reporting systems.【期刊名称】《水利信息化》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P51-54)【关键词】水情自动测报系统;短信信道;北斗卫星通信信道;双信道【作者】熊启龙;刘永强;徐章耀;郭广涛【作者单位】水利部淮河水位委员会水文局,安徽蚌埠 233001;河南省白龟山水库管理局,河南平顶山 467000;河南省白龟山水库管理局,河南平顶山 467000;河南省平顶山水文水资源局,河南平顶山 467000【正文语种】中文【中图分类】TV697;TN927河南省白龟山水库位于淮河流域沙颍河水系沙河干流上,平顶山市西南郊,距市区约 2 km。
海河二道闸水文自动测报系统设计摘要结合海河二道闸水文观测设施的实际情况,进行了自动控制技术方案的设计研究,并着重阐述了系统架构设计与系统软件设计,为海河二道闸建立水文观测设施自动化系统提供了技术支持。
关键词海河二道闸;水文;自动测报系统;RTU;设计海河二道闸建成于1985年,是一座以泄洪、蓄水、供水、防咸、通航为主的节制闸。
为了及时了解水雨情和完成防汛抗旱工作,自建闸起就设立了水文观测设施。
主要有设于水闸上、下游的水位观测设施及闸管所内部水文气象站2个部分。
虽经过多次更新改造,部分设备老化,观测主要由人工完成,精确率较低。
根据海河二道闸水文观测的实际情况,结合自动化技术主要采用RTU技术,设计一套基于RTU的高效、准确度高的水文观测系统。
1 系统结构海河二道闸水文观测设施主要由2个部分组成:一部分位于水闸上下游的水位观测设施;另一部分位于所内部水文气象站,包括蒸发、雨量、风速、风向仪、温度、湿度、气压。
本系统采用传感设备测量各水情值,利用RTU是Remote Teminal Unit的简称,既远方数据终端,实时采集、分析、计算和传输水文测量数据[1-2]。
本系统采用1台工控机进行控制,可以实时记载数据,并可以实现历史记录查询和显示曲线图像等操作,并可通过工控机传输发布,与之相连接的计算机可以通过Web使用IE浏览器进行控制。
海河二道闸水文自动测报系统主要由前端传感器、RTU、GPRS及数据接收终端组成。
由前端传感器测量出各水情值经由RTU分析经GPRS传输给数据接收终端(图1)。
1.1 前端传感器1.1.1 水位测量装置。
采用遥测水位计(WFH-2)全量机械编码水位计(包括传感器部分和显示器部分)数显实时水位,感测天然水体水位的变化,同时通过轴角编码器将水位模拟量转换为数字信息量,以满足信息传输、处理、记录和显示的需要。
测量范围:40 m。
准确度:10 m量程时,±0.2%FS以内;>10 m 量程时,±0.3 %FS以内。
水文(水资源)自动测报系统解决方案1 组网方案简述1.1 水文自动测报系统概述水文自动测报系统属于应用现代遥测、通信、计算机技术,是完成江河流域降雨量、蒸发量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量(流速)、风向风速、水质、闸坝的闸门开度、渗压、土壤墒情等数据的实时采集、报送和处理应用的信息系统,属于非工程性防洪措施。
它能将某一流域或区域内的水文气象、水资源信息在短时间内传递至决策机构,以便进行洪水预报和水资源优化调度,减少水害损失,提高水资源的利用率,可以产生巨大的社会效益和经济效益。
根据水文自动测报系统规模和性质的不同,可将其分为水文自动测报基本系统和水文自动测报网两部分。
水文自动测报基本系统由中心站、遥测站(包括监测站)、通信系统(包括中继站)组成。
水文自动测报网是通过计算机的标准接口和各种信道,把若干个基本系统连接起来,组成进行数据交换共享的水文自动测报网络。
水文自动测报系统多用在重点防洪地区及大型水利工程上,特别是在流域性、区域性的水文数据采集、传输和处理、应用的自动化方面起到了积极作用。
我国的水文自动测报系统从70年代末起步,在浙江省浦阳江流域首先应用。
80年人初期为引进阶段,先后在淮河王家坝区间、长江流域汉江丹江口水库、黄河的三门峡至花园口建成进口设备的水情自动测报系统。
1985年以后为国产设备研制、定型阶段,有淮河正阳关以上流域水文自动测报系统、黄河流域陆浑小区自报式水情自动测报系统、长江流域汉江的黄龙滩水库水情自动测报系统等。
90年代后为推广应用阶段。
水文自动测报系统包括三种工作制式:自报式、查询应答式和混合式。
自报式工作制式:在遥测站设备控制下每当被测参数发生一个规定的增减量变化或按设定的时间间隔,即向中心站发送所采集的数据,接收端的数据接收设备始终处于值守状态。
现在已经对传统的自报式工作制式进行了改进,使自报式工作制式有了较大发展。
改进后自报式也是双向通信方式,不是过去的纯单向工作方式。
水库水情自动测报系统实施方案目录第1章系统简介 (4)1.1 系统介绍 (4)1.2 系统构架 (5)1.2.1 现场部分 (6)1.2.2 中心工作站 (7)1. 3 预报系统模型及分析方法选择 (7)第2章系统功能和性能 (9)2.1系统功能 (9)2.1.1采集功能 (9)2.1.2存储功能 (10)2.1.3数据通讯功能 (10)2.1.4管理功能 (10)2.1.5自检功能 (11)2.1.6防雷抗干扰功能 (11)2.2系统性能 (11)2.2.1先进性 (12)2.2.2可靠性 (12)2.2.3兼容性 (14)2.2.4可扩充性 (14)2.2.5易维修性 (14)2.2.6经济性 (15)第3章系统设计依据和原则 (16)3.1 系统设计 (16)3.2 系统设计依据 (16)3.3 系统设计原则 (17)第4章监测项目和测点布置 (18)第5章设备选型及安装方案 (20)5.1 监测设备选型 (20)5.1.1 水位传感器 (20)5.1.2雨量传感器 (20)5.1.3电源部分 (22)5.1.4 遥测终端RTU (24)5.1.5 避雷器 (25)5.2 监测设备安装方案 (26)5.2.1 电台的安装及调试 (26)5.2.2 雨量传感器的安装 (27)5.2.3 水位计的安装及调试 (28)5.3.4水情遥测终端的安装 (28)5.3 避雷系统 (36)第6章水情自动预报软件设计 (38)6.1 项目总体方案及实现目标 (38)6.2 总体构成及子系统 (41)6.2.1 系统总体构成 (41)6.2.2 专业功能 (46)6.3 信息输入模块 (46)6.3.1 系统结构方案 (47)6.3.2 水雨情遥测数据镜像 (47)6.3.3 水雨情数据查询修改 (47)6.3.4 气象预报信息录入 (49)6.3.5 水库基本信息查询修改 (49)6.3.6 预报参数查询修改 (50)6.3.7 工作内容及实施策略 (51)6.4 水雨情查询模块 (51)6.4.1 实时监视 (52)6.4.2 图形基本操作 (52)6.4.3 数据查询操作 (54)6.4.5 雨量图形查询 (57)6.4.6 水情图形查询 (59)6.4.7 水雨情报表查询 (60)6.4.8 工作内容及实施策略 (61)6.5 实时洪水预报模块 (62)6.5.1 系统结构方案 (62)6.5.2 自动滚动预报 (63)6.5.3 入库洪峰水位经验预报 (63)6.5.4 半分布式新安江模型预报 (64)6.5.5 河道洪水预报 (66)6.5.6 入库实时预报模型 (67)6.5.7 预报洪水分析 (68)6.5.8 预报方案评价 (69)6.5.9 工作内容及实施策略 (71)6.6 预报成果管理与输出模块 (72)6.6.1 预报结果维护 (72)6.6.2 预报成果保存与查询 (73)6.6.3 预报成果网页查询 (74)6.6.4 预报成果上传 (75)6.6.5 工作内容及实施策略 (75)第7章项目预算 (77)第1章系统简介1.1 系统介绍某水库水情自动测报系统根据设计要求,在河道两旁建设2个水位观测站、1个雨量观测点,选用已建设好的20个雨量监测站点,使用无线数传电台传输方式,与某水库管理所信息中心连接起来,完成对某水库水情的自动监测,并采用是以新安江三水源模型为基础的降雨径流自动预报为主的水情自动预报系统,供管理者决策。