一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，涉及水质监测装置领域，主要包括下位机和上位机，在被检测水域设置有若干个下位机，对水质数据信息进行采集；上位机，对所有下位机进行统一管理，控制下位机的工作状态和接收下位机传输来的数据，并对数据进行汇总/分析及预警操作以及人机交互界面等功能；下位机利用SMS和GPRS网络与上位机进行无线数据传输，以实现对水域内各点水质实时监测的功能，上下位机之间通信是以SMS(短信)和GPRS网络为载体按照自定义的通信协议来传输数据，进而实现上位机对下位机采集的数据进行分析处理并对下位机进行统一管理，实时获取最新的水质数据。

A remote water quality monitoring system based on GPRS and SMS

The invention discloses a remote water quality monitoring system based on GPRS and SMS, relates to the field of water quality monitoring device, including the lower machine and the upper machine, in the detected area is provided with a plurality of slave computer to collect the data of water quality information; the host computer, the unified management of all slave control slave work the state machine to transmit and receive data, and make the summary / analysis and early warning operation and human-machine interface function of data; a machine using SMS and GPRS network and PC wireless data transmission, in order to realize the real-time monitoring of water quality in the waters of the function of communication between the upper and lower computer is based on SMS (SMS) and GPRS network as the carrier in accordance with the custom communication protocol to transmit data, and data collected by lower computer PC to analyze and to lower machine. Unified management, real-time access to the latest water quality data.

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统
本专利技术涉及一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，主要涉及水质监测装置领域。
技术介绍
当今的水质污染现象严重，工业化社会带来的环境水质污染事故层出不穷，单纯地采集样品回实验室分析已不能适应人们对环境监测的要求。现有的水质在线监测一般包括以下步骤：采集水样→水样预处理→抽取样品→分析仪器测试→保存结果，并按上述的流程以设定的周期采集新的水样进行循环检测。通常需要监测的水域及其宽广，传统的人工监测无法费时费力。并且水质的好坏关系人们的生命健康，一旦某个地方的水质出现异常情况，需要快速及时相应，并且是网点式快速监测收集各点的数据，以便做出相应对策。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，实现上位机对下位机采集的数据进行分析处理并对下位机进行统一管理，实时获取最新的水质数据。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：包括下位机和上位机，下位机，在被检测水域设置有若干个下位机，对水质数据信息进行采集；上位机，对所有下位机进行统一管理，控制下位机的工作状态和接收下位机传输来的数据，并对数据进行汇总、分析及预警操作以及人机交互界面等功能；下位机利用SMS和GPRS网络与上位机进行无线数据传输。进一步，下位机的控制核心是单片机，其余功能模块包括了太阳能充电电路、锂电池充放电保护电路、电池升压和稳压电路、时钟电路、存储电路、SMS和GPRS模块电路和水质参数检测电路，所述水质参数检测电路包括PH测量电路、浊度传感器检测电路和温度传感器检测电路，采用锂电池给下位机供电并用太阳能电池对锂电池进行充电。下位机设计的工作环境是户外长期无人照看的工作环境。由于其户外性，供电采用锂电池给下位机供电并用太阳能电池对锂电池进行充电以保持长期工作。进一步，下位机工作系统主要包括上电初始化、接收上位机信息、信息分析处理和定时数据采集。进一步，下位机上电初始化流程如下叙述，上电后，下位机开始初始化片内、片外资源，再打开SMS和GPRS模块电路的电源，SMS和GPRS模块电路开始网络连接，正常打开SMS和GPRS模块电路后，会给上位机发送短信，报告下位机的工作状态并申请网络连接(准备上电数据采集准备)，发送成功后下位机进入待命状态。进一步，所述接收上位机信息及分析处理过程：当数据到达下位机的时候，下位机判断收到的数据是短信还是GPRS网络数据，因为所有的数据均是由串口方式过来的，根据数据的特征和传输协议分析，可以得到到达的数据是什么类型，如果是短信则将短信中有用信息提取出来，根据收到的信息再来协调下位机的工作；如果是网络数据，则解码GPRS数据，根据提取出来的内容来操作下位机的工作状态。进一步，所述上位机可以分为如下五大的功能模块：电脑对数据处理模块、硬/软件控制模块、网络管理模块、数据库管理模块和人机交互界面。进一步，上位机对数据处理模块的程序是将SMS和GPRS发送到电脑的串行数据和Internet发来的网络数据进行分类采集，并对采集来的数据进行解码。将解码出来的命令或数据送至上位机控制模块程序。上位机控制模块的程序收到发来的数据了，分别控制相应的机构进行协同工作。进一步，网络管理模块：上位机将若干下位机的ID和手机号码和该ID设备所在区域利用数据库统一管理，而下位机的IP和端口用动态配置文件来进行动态的管理。进一步，数据库管理模块包括检测数据的数据库、设备管理的数据库和数据处理中间数据库三类，检测数据的数据库库里面记录了所有下位机发送至上位机的检测数据；设备管理数据库提供了所有可操作设备的设备信息(ID、电话号码、设备所在地)；而数据处理中间数据库则是存储了程序处理数据过程中从检测数据的数据库中提取出来的可操作数据。本专利技术的技术原理及有益效果如下：采用一个上位机对应若干个下位机结合的方式，下位机进行数据采集，上位机对下位机采集的数据进行分析处理并对下位机进行统一管理，实时获取最新的水质数据。由于下位机设计在户外，电力保障等较为困难，因此通过在针对性的设计太阳能充电系统，保证下位机的持续供电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的其中两幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的下位机结构框图；图2为本专利技术实施例的上位机机构框图；图3为本专利技术实施例的上位机上电初始化流程图；图4为本专利技术实施例的下位机接收到上位机数据后的处理流程图；图5为本专利技术实施例的下位机数据采集模式框图；图6为本专利技术实施例的下位机串口的数据处理流程图；图7为本专利技术实施例的电脑对数据处理模块、电脑对硬/软件控制模块工作流程图；图8为本专利技术实施例的网络管理模块处理程序的流程图；图9为本专利技术实施例的数据库管理程序处理的流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的较佳实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术整个系统由上位机和下位机两个部分构成，下位机以STC12C5A60S2(宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机)为核心，外加SIM900A构成的GPRS模块电路(ATK-SIM900A模块是ALIENTEK推出的一款高性能工业级GSM/GPRS模块(开发板),接口丰富，功能完善，尤其适用于需要语言、短信、GPRS数据服务的各种领域)、AT24C512(ATMEL公司生产的64KB串行电可擦的可编程存储器)的EEPROM(电可擦可编程读写存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片)存储电路、PCF8563(PHILIPS公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片)的实时时钟电路、LM2577(升压电路)构成的3.7V升5V电路、太阳能与锂电池构成的电源电路、由复合玻璃pH电极、GE_TS型浊度传感器和DS18B20传感器构成一个水质监测的下位机平台。其功能部分主要由以下五部分构成：电脑对数据处理模块、电脑对硬/软件控制模块、网络管理模块、数据库管理模块和人机交互界面。上下位机之间通信是以SMS(短信)和GPRS网络为载体按照自定义的通信协议来传输数据。下位机设计原理如图1所示下位机设计的工作环境是户外长期无人照看的工作环境。由于其户外性，供电采用锂电池给下位机供电并用太阳能电池对锂电池进行充电以保持长期工作。上下位机的通信利用SMS(手机短信)和GPRS网络与上位机进行无线数据传输，并且要求下位机拥有一定的自我管理和自我故障排除的功能。下位机的控制核心是STC12C5A60S2单片机，其余功能模块包括了太阳能充电电路、锂电池充放电保护电路、电池升压与稳压电路、时钟电路、存储电路、GPRS和短信模块电路、PH测量电路、浊度传感器检测电路和温度传感器检测电路。PH测量电路、浊度传感器检测电路和温度传感器检测电路对数据进行采集，然后STC12C5A60S2单片机打包整理存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，其特征在于，包括下位机和上位机，下位机，在被检测水域设置有若干个下位机，对水质数据信息进行采集；上位机，对所有下位机进行统一管理，控制下位机的工作状态和接收下位机传输来的数据，并对数据进行汇总、分析及预警操作以及人机交互界面等功能；下位机利用SMS和GPRS网络与上位机进行无线数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，其特征在于，包括下位机和上位机，下位机，在被检测水域设置有若干个下位机，对水质数据信息进行采集；上位机，对所有下位机进行统一管理，控制下位机的工作状态和接收下位机传输来的数据，并对数据进行汇总、分析及预警操作以及人机交互界面等功能；下位机利用SMS和GPRS网络与上位机进行无线数据传输。2.根据权利要求1所述的一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，其特征在于：下位机的控制核心是单片机，其余功能模块包括了太阳能充电电路、锂电池充放电保护电路、电池升压和稳压电路、时钟电路、存储电路、SMS和GPRS模块电路和水质参数检测电路，所述水质参数检测电路包括PH测量电路、浊度传感器检测电路和温度传感器检测电路，采用锂电池给下位机供电并用太阳能电池对锂电池进行充电。3.根据权利要求1所述的一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，其特征在于：下位机工作系统主要包括上电初始化、接收上位机信息、信息分析处理和定时数据采集。4.根据权利要求3所述的一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，其特征在于：下位机上电初始化流程如下叙述，上电后，下位机开始初始化片内、片外资源，再打开SMS和GPRS模块电路的电源，SMS和GPRS模块电路开始网络连接，正常打开SMS和GPRS模块电路后，会给上位机发送短信，报告下位机的工作状态并申请网络连接(进行上电数据采集准备)，发送成功后下位机进入待命状态。5.根据权利要求3所述的一种基于GPRS和SMS的远程水质监测系统，其特征在于：所述接收上位机信息及分析处理过程如下叙述，当数据到达下位机的时候，下位机判断收到的数据是短信还...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢辉，聂祥飞，徐正坤，胡政权，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50