一種用于水文水資源監(jiān)測的開放式系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利行業(yè)，尤其涉及一種用于水文水資源監(jiān)測的開放式系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有水利行業(yè)內(nèi)普遍使用RTU控制器，其特點均為有線傳輸并且獨(dú)立工作，難以組網(wǎng)通訊，并且由于有線方式的限制，無法實現(xiàn)多傳感器進(jìn)行分布式采集和網(wǎng)絡(luò)化管理，其應(yīng)用難以擴(kuò)展，主要缺點:必須拉線纜、RTU與RTU之間沒互聯(lián)、RTU接入傳感器數(shù)量受到限制；其次每個RTU都帶有一個GSM模塊，當(dāng)GSM模塊故障或SM卡故障時無法獲取傳感器信息，主要缺點:RTU故障，傳感器正常，采集數(shù)據(jù)中斷必須人員到場進(jìn)行更換RTU。再者現(xiàn)有設(shè)備傳感器均為有線傳輸，RTU無法獲取傳感器的健康狀態(tài)，設(shè)備傳感器需要單獨(dú)維護(hù)，運(yùn)維成本較大，主要缺點:RTU正常，傳感器故障，維護(hù)人員不一定第一時間發(fā)現(xiàn)傳感器問題。綜合上述，現(xiàn)有的RTU使用形態(tài)已無法滿足現(xiàn)代智能水網(wǎng)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種用于水文水資源監(jiān)測的開放式系統(tǒng)，可以實現(xiàn)水文水資源數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集，并且實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、無線化管理，并且系統(tǒng)為開放式設(shè)置，具有更多擴(kuò)展接入的功會K。
[0004]本發(fā)明通過以下方式實現(xiàn):
一種用于水文水資源監(jiān)測的開放式系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括至少一個智能RTU、至少一個傳感器模塊、傳感器單元、服務(wù)器模塊和客戶端模塊;所述智能RTU設(shè)置有第一無線通信單元和第一接口單元;所述傳感器模塊設(shè)置有第二無線通信單元和第二接口單元;所述傳感器單元與傳感器模塊通過第二接口單元連接;所述智能RTU、傳感器模塊、服務(wù)器模塊和客戶端模塊之間通過第一無線通信單元通信連接;所述傳感器模塊通過第二無線通信單元與第一無線通信單元通信連接;所述智能RTU設(shè)置有備份RTU;
所述開放式系統(tǒng)采取如下步驟進(jìn)行監(jiān)測:
S1.在監(jiān)測點設(shè)置若干傳感器模塊；
S2將傳感器模塊收集的數(shù)據(jù)通過無線通信單元傳送到智能RTU;
S3智能RTU通過無線通信單元將S2采集的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器模塊:
S4將服務(wù)器模塊的數(shù)據(jù)傳送到客戶端。
[0005]進(jìn)一步的，所述第一無線通信單元包括北斗通信單元、無線233通信單元、無線433通信單元、Zigbee通信單元、GSM通信單元、WIFI單元或藍(lán)牙通信單元中的一種或多種;所述S2智能RTU與傳感器模塊之間采用ZigBee通信。
[0006]進(jìn)一步的，所述傳感器單元包括水壓計、流量計、墑情儀、氣壓計、雨量計、溫度計、風(fēng)向計或濕度計中的一種或幾種。
[0007]進(jìn)一步的，所述智能RTU還包括第一數(shù)據(jù)處理單元和第一防盜單元;所述第一數(shù)據(jù)處理單元分別與第一防盜單元、第一接口單元數(shù)據(jù)、第一無線通信單元連接;所述第一接口單元包括傳感器接入端口和通信接入端口。
[0008]進(jìn)一步的，所述傳感器模塊還包括第二數(shù)據(jù)處理單元和第二防盜單元;所述第二數(shù)據(jù)處理單元分別與第二接口單元、第二防盜單元連接、第二無線通信單元連接;所述傳感器單元與第二接口單元連接;所述第二接口單元包括光耦輸出接口、光耦輸入接口、1驅(qū)動接口、格雷碼接口、AD接口、繼電器接口和RS-485接口 ；所述第二無線通信單元采用ZigBee通信單元。
[0009]進(jìn)一步的，所述第一防盜單元采用GPS/BD防盜單元。
[00?0] 進(jìn)一步的，所述第二防盜單元采用GPS/BD防盜單元。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述客戶端模塊包括手機(jī)端和PC端。
[0012]進(jìn)一步的，所述智能RTU設(shè)有RJ45通信單元。
[0013]進(jìn)一步的，所述服務(wù)器模塊采用云端服務(wù)器。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:可以讓水文信息的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸擺脫傳統(tǒng)的有線傳輸方式，同時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)式的監(jiān)控;第一智能RTU設(shè)置有備份RTU，智能RTU與備份RTU之間通過心跳包檢測，判斷智能RTU是否正常運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)異常時，所有傳感器模塊則可以切斷與智能RTU的數(shù)據(jù)傳輸，而將數(shù)據(jù)向備份RTU傳送;傳感器模塊與傳感器直接連接;收集各種需要的水文數(shù)據(jù)，之后傳感器模塊通過通信模塊將數(shù)據(jù)傳送給智能RTU，智能RTU同時將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器模塊，所述服務(wù)器模塊采用云端服務(wù)器;所述通信模塊包括北斗通信單元、無線233通信單元、無線433通信單元、Zigbee通信單元、GSM通信單元、GPS通信單元和藍(lán)牙通信單元；多種通信手段結(jié)合，保證數(shù)據(jù)在任何環(huán)境下都能有效傳輸;所述傳感器單元包括水壓計、流量計、墑情儀、氣壓計、雨量計、溫度計、風(fēng)向計或濕度計中的一種或幾種;可以同時采集多種數(shù)據(jù)；智能RTU包括第一數(shù)據(jù)處理單元、第一接口單元和第一防盜單元;可以與傳感器模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，同時留有多種接口，可以擴(kuò)展連接其他設(shè)備;所述傳感器模塊包括第二數(shù)據(jù)處理單元、第二接口單元、和第二防盜單元，用于連接傳感器，向智能RTU傳輸數(shù)據(jù)；防盜單元均采用GPS/BD防盜單元，可以防止非法位移，在斷電和低電壓時會發(fā)出警報;客戶端包括手機(jī)端，用戶可以在手機(jī)端控制系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)狀況，獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù);所述智能RTUl設(shè)有RJ45通信單元;可以接入互聯(lián)網(wǎng)，與服務(wù)器模塊通過互聯(lián)網(wǎng)連接;系統(tǒng)在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置若干傳感器模塊，將傳感器模塊監(jiān)測的數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送到智能RTU，在一定區(qū)域內(nèi)，以一個智能RTU為主要節(jié)點，實時將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器端，再由服務(wù)器端發(fā)送給客戶端，并且智能RTU和傳感器模塊均設(shè)有接口單元，可以進(jìn)一步擴(kuò)展智能RTU和傳感器模塊的功能，使系統(tǒng)更具開放性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為智能RTU結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為傳感器模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為智能RTU無線通信單元示意圖圖5為軟件架構(gòu)示意圖；
圖6為驅(qū)動層接口處理流程圖；
圖7為業(yè)務(wù)層接口處理流程圖； 圖8為數(shù)據(jù)通信管理層處理流程圖；
圖9為用戶交互層處理流程圖。
【具體實施方式】
[0016]—種用于水文水資源監(jiān)測的開放式系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括至少一個智能RTU1、至少一個傳感器模塊2、傳感器單元3、服務(wù)器模塊4和客戶端模塊5;所述智能RTUl設(shè)置有第一無線通信單元11和第一接口單元12;所述傳感器模塊2設(shè)置有第二無線通信單元21和第二接口單元22 ；所述傳感器單元22與傳感器模塊2通過第二接口單元21連接;所述智能RTU1、傳感器模塊2、服務(wù)器模塊4和客戶端模塊5之間通過第一無線通信單元11通信連接;所述傳感器模塊2通過第二無線通信單元23與第一無線通信單元11通信連接;所述智能RTUl設(shè)置有備份RTUla;
所述開放式系統(tǒng)采取如下步驟進(jìn)行監(jiān)測:
S1.在監(jiān)測點設(shè)置若干傳感器模塊；
S2將傳感器模塊收集的數(shù)據(jù)通過無線通信單元傳送到智能RTU;
S3智能RTU通過無線通信單元將S2采集的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器模塊:
S4將服務(wù)器模塊的數(shù)據(jù)傳送到客戶端。
[0017]多個智能RTUl組成一個骨干網(wǎng)絡(luò)，每一個智能RTUl可以連接多個智能RTUl或傳感器模塊2，傳感器模塊2連接傳感器單元3，從而實現(xiàn)星狀的多設(shè)備組網(wǎng)形式。智能RTUl作用是對傳感器模塊2的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中傳輸，并與服務(wù)器模塊4數(shù)據(jù)交互，之間的通信方式有多種，包括gprs，北斗等等。每個智能RTUl均設(shè)有備份RTUla，備份RTU是起到載備的作用，按設(shè)定周期通過心跳方式檢測智能RTU的設(shè)備狀態(tài)，當(dāng)智能RTU出現(xiàn)問題時，備份RTU替換其與服務(wù)器模塊進(jìn)行交互通信。
[0018]本發(fā)明利用較低頻段無線通訊與傳感器終端組網(wǎng)，同時利用較高頻段與相同設(shè)備組網(wǎng)，通過服務(wù)器模塊將所有設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)災(zāi)備、健康分析、預(yù)警防盜、移動采集等核心功能。
[0019]本系統(tǒng)的另一優(yōu)點在于，智能RTU組網(wǎng)接入到服務(wù)器模塊后，會實時把硬件系統(tǒng)配置相關(guān)參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)和日志信息傳輸?shù)椒?wù)器模塊；當(dāng)RTU出現(xiàn)初始化或設(shè)備更換時，可以通過服務(wù)器獲取其相關(guān)的配置參數(shù)信息和歷史數(shù)據(jù)。
[0020]優(yōu)選的，所述第一無線通信單元11包括北斗通信單元111、無線233通信單元112、無線433通信單元113、Zigbee通信單元114、GSM通信單元115、6卩3通信單元116、胃1?1單元117或藍(lán)牙通信單元118中的一種或多種。
[0021]ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。它最大的特點就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能。
[0022]具備以下特點:1.無線功能強(qiáng)大:具備中繼路由功能；2.通信距離較遠(yuǎn):最大視距傳輸距離2000米;3.抗干擾能力強(qiáng):2.4G O-QPSK擴(kuò)頻技術(shù);4.組網(wǎng)能力較強(qiáng):MESH組網(wǎng)方式;5.網(wǎng)絡(luò)容量較大:16信道可選，65535個網(wǎng)絡(luò)ID可任意設(shè)置。
[0023]無線233通信單元具有以下特征:1.具有2100米傳輸距離，-126dBm接收靈敏度；
2.多種功率等級(最大50mW);3.可配置65536個地址(便于組網(wǎng))；4.工作溫度:-40?+850C，濕度:10%?90%相對濕度，無冷凝。
[0024]無線433通信單元。具有以下優(yōu)點:1.抗干擾強(qiáng)，并支持各種點對點，一點對多點的無線數(shù)據(jù)通訊方式;2.具有收發(fā)一體、安全隔離、安裝隔離、使用簡單、性價比高、穩(wěn)定可靠等特點;3.只要發(fā)射功率足夠大，長距離傳輸時沒有問題的。
[0025]具備GSM通信，內(nèi)置SM卡，可以選擇GPRS/3G/4G信道與服務(wù)器互聯(lián)，客戶端由此可以擴(kuò)展至手機(jī)端;手機(jī)端隨時可以通過服務(wù)器模塊對RTU進(jìn)行控制操作，類似遠(yuǎn)程桌面、下載通訊規(guī)約、獲取RTU運(yùn)行日志等。
[0026]設(shè)有wifi和藍(lán)牙通信方式，可以方便手機(jī)進(jìn)行交互通信，工作人員在現(xiàn)場可通過手機(jī)APP實現(xiàn)RBOX參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)下