劉芳宇

摘 要：為實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨量的實(shí)施監(jiān)測(cè)，文章闡述了基于單片機(jī)技術(shù)的水位與降水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理、功能及操作流程。該系統(tǒng)以低成本、操作方便、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)獲得認(rèn)可。以89C51實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降水檢測(cè)系統(tǒng)為例，具體分析了其數(shù)據(jù)查詢、水位計(jì)降水量檢測(cè)以及通訊和報(bào)警功能。由于我國大部分地區(qū)降水量，因此實(shí)現(xiàn)對(duì)雨量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有助于及時(shí)控制水庫水位，以防止洪災(zāi)，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：水位與降水量檢測(cè)系統(tǒng) ?自動(dòng)檢測(cè) ?降水量 ?數(shù)據(jù)采集

中圖分類號(hào)：TP274 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（c）-0159-02

洪災(zāi)防治是確保農(nóng)業(yè)、交通穩(wěn)定的關(guān)鍵?，F(xiàn)代水利工程應(yīng)將重點(diǎn)放在對(duì)雨季到來時(shí)的水位監(jiān)測(cè)和控制上?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水位信息的記錄和監(jiān)測(cè)。在降水量的季節(jié)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效的完成了防洪調(diào)度，提高了洪水預(yù)報(bào)精度和處理效率，對(duì)于我國大型水庫及江河流域的安全起到了積極作用。文章分析了以89C51單片機(jī)為主要控制系統(tǒng)的降水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 水位與降水量檢測(cè)系統(tǒng)的功能介紹

89C51單片機(jī)在工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用?；谠摷夹g(shù)的水位與降水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有如下功能。

1.1 水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能

89C51實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降水檢測(cè)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)全局顯示功能和實(shí)時(shí)列表顯示功能，使用者可通過具體降雨地點(diǎn)的點(diǎn)擊而查詢當(dāng)?shù)氐慕邓退畮焖磺闆r。另外，該系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理功能，使用者可任意設(shè)置時(shí)間段，并查詢?cè)摃r(shí)間段的數(shù)據(jù)報(bào)表或曲線，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)江河、湖泊等水庫的水位監(jiān)測(cè)和控制。

1.2 降水警戒線自動(dòng)報(bào)警和處理功能

89C51實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降水檢測(cè)系統(tǒng)通過合理的警戒線的設(shè)置實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。汛期到來時(shí)，降水警戒線可及時(shí)顯示降水地點(diǎn)的情況，并結(jié)合數(shù)據(jù)處理和打印功能出臺(tái)合理的水位控制措施，對(duì)于汛期的洪水災(zāi)害起到積極的控制作用。如果工作人員利用實(shí)時(shí)定位功能，還可獲得當(dāng)?shù)氐慕邓涗?，并通過液晶屏的方式顯示處理后的結(jié)果。

1.3 通信功能

89C51實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降水檢測(cè)系統(tǒng)的通訊功能是指其數(shù)據(jù)的內(nèi)部傳輸功能，數(shù)據(jù)傳輸是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，主要途徑為RS232 通信協(xié)議?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)達(dá)時(shí)代，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)成為可能，計(jì)算機(jī)軟件能夠?yàn)閷?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供有效的幫助，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，解決了一些常人無法完成的任務(wù)。89C51實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)降水檢測(cè)系統(tǒng)強(qiáng)大的通訊功能及獨(dú)特的設(shè)計(jì)保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和正確性，其是降雨量監(jiān)測(cè)的有效手段之一。

2 89C51水位與降水量檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)析

89C51水位與降水量檢測(cè)系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)傳輸器以及數(shù)據(jù)處理軟件組成。該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心技術(shù)，是目前較為先進(jìn)的水位控制與降水量檢測(cè)系統(tǒng)。其中。信息采集主要是由數(shù)據(jù)采集器完成，通過該過程獲得某地的降水即時(shí)信息，通過數(shù)據(jù)傳輸器將采集的信息進(jìn)行無線傳輸?shù)街鳈C(jī)。而單片機(jī)主機(jī)的主要功能為對(duì)其所接收的信息進(jìn)行具體的分析和處理，以使觀測(cè)者獲得最直接的降水信息。在89C51水位與降水量檢測(cè)系統(tǒng)主機(jī)通過RS-232C接口與Modem、PSTN（公用電話網(wǎng)）相連，而PSTN金額將經(jīng)過該系統(tǒng)處理后的信息以數(shù)據(jù)包的形式傳遞至數(shù)據(jù)處理中心，提高傳送速度和處理能力。

3 89C51檢測(cè)系統(tǒng)主要軟件的功能技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器主要由硬件采集器與軟體組成。其中硬件采集器主要包括80C51單片機(jī)、復(fù)位及“看門狗”電路、通信電路、時(shí)鐘電路以及A/D轉(zhuǎn)換器電路構(gòu)成。電源另配，起主要是由于該系統(tǒng)主要工作于水下。水位傳感器與降雨量傳感器在設(shè)計(jì)上具有一定的出入，這里不具體介紹。

3.2 數(shù)據(jù)傳送器設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)傳送器同樣是由相應(yīng)的硬件系統(tǒng)和軟件組成。通過二者的組合，實(shí)現(xiàn)降水量信號(hào)的收集獲得準(zhǔn)確的降水信息。其信息傳送的方式為無線傳送。其中，數(shù)據(jù)傳送器的硬件主要包括微處理器監(jiān)控芯片、無線發(fā)射模塊以及供電電源組成。89C51檢測(cè)系統(tǒng)的微處理器監(jiān)控芯片為ADM695。信息傳送則以無線發(fā)射模塊為核心，無線發(fā)射模塊的最大發(fā)射距離為1500 m、額定功率為500 mW、工作頻率則為351 MHz。該硬件的電源要同時(shí)實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)控與切換功能，因此必須預(yù)備后備電池，ADM695可形成完整的電路，但單純切換電路的最大輸出電流無法滿足硬件用電需求，因此在硬件系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，多采用硬動(dòng)三極管增大額定電流。數(shù)據(jù)傳送器軟件的抗干擾措施與采集器軟件的抗干擾措施如出一轍，但在此基礎(chǔ)上增加了中值數(shù)字濾波方法。從而降低了信息發(fā)射功率，延長(zhǎng)系統(tǒng)電源的使用壽命。

3.3 采集點(diǎn)主機(jī)設(shè)計(jì)

采集點(diǎn)主機(jī)硬件的主要任務(wù)是水位和降水量相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析以及報(bào)警的設(shè)置，使觀測(cè)者了解降水信息，防止洪災(zāi)發(fā)生，或者制定洪災(zāi)的既定處理方案。PSIN電話網(wǎng)在這一過程中起到了數(shù)據(jù)傳輸橋梁的作用。與上述數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)傳輸器相同，采集點(diǎn)主機(jī)的控制芯片復(fù)位時(shí)間為50 ms、看門狗溢出周期為1.6 s。采集點(diǎn)與上述兩個(gè)子系統(tǒng)共同組成了完成的監(jiān)控系統(tǒng)，可完成數(shù)據(jù)從收集、分析處理到顯示的全部功能。CAT24WC64數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器具有以下特點(diǎn)：（1）2.7～6 V的寬工作電壓范圍、可擦寫防護(hù)措施，通過這一存儲(chǔ)器確保了數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)挠行院桶踩?。按照每?K存儲(chǔ)空間計(jì)算，并預(yù)留2K的存儲(chǔ)空間，其總空間為64K（2月62天）。存儲(chǔ)管理方式為8K為一段的分段管理方式，其中部分空間用于段內(nèi)基址表的空間放置，可通過查表的方式獲得段內(nèi)基址表，采集點(diǎn)主機(jī)打印機(jī)為PP40型，它具有成本低、攜帶輕便，安全系數(shù)高等特點(diǎn)，液晶顯示屏是獲得數(shù)據(jù)的最直接途徑，要根據(jù)采集需求以及經(jīng)濟(jì)狀況盡量選擇高清顯示屏。并同時(shí)兼?zhèn)湫◇w積、低能耗和低電壓的模式。鍵盤為4×4鍵，鍵盤接口多為zlg7289A。最后。CSJ—R3無線接收模塊的額定功率為采500 mW、最大接收距離為1500 m、工作頻率為351 MHz，配合X1203的時(shí)鐘芯片，實(shí)現(xiàn)水位和降水量的全部建設(shè)過程。與其它設(shè)計(jì)不同，采集點(diǎn)主機(jī)軟件的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。核心設(shè)備為中斷軟件，幫助單片機(jī)CPU完成中斷請(qǐng)求，為其顯示水位和降水量的即時(shí)信息。

4 結(jié)語

我國很多地區(qū)低于多雨期，一旦汛期來臨，不及時(shí)處理將造成積水過多甚至洪災(zāi)，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅人的生命。因此，對(duì)水庫水位進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)，通過信息提供制定基于降水量大小的處理措施，能夠有效的確保當(dāng)?shù)匕踩Ｄ壳?，在各地水位及降水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，基于單片機(jī)技術(shù)的89C51監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，該系統(tǒng)具有體積小、攜帶方便并且成本低等特點(diǎn)。在我國東部降水區(qū)應(yīng)用更為廣泛。89C51監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和處理系統(tǒng)組成。通過數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)獲得最基本的水位信號(hào)，文章對(duì)89C51水位與降水量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及和原理進(jìn)行了具體的分析，肯定了數(shù)據(jù)通信、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)報(bào)警等功能。在軟硬件的設(shè)計(jì)上逐漸完善其功能，該裝置還設(shè)計(jì)了RS-232接口，其作用在于將數(shù)據(jù)進(jìn)行合理處理后完成上傳。

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