| 程序设计采用模块化思想，先将程序划分成若干个功能相对独立的模块，再为每一个模块制定流程图，并按照流程图编写程序，最后再进行统一整合。采用这种方法编写出来的程序结构简单、可读性强，且便于后期的调试、修改、扩展和完善。
主程序控制模块：系统上电或复位后，首先要进行初始化设置，主要设置相关的定时器及串口工作模式等，并对液晶显示、A/D转换等进行初始化。系统初始化后会显示开机界面，并启动MC55模块注册GPRS网络，注册成功后初始化GPRS并创建Socket，然后定时发送数据，并通过串口1接收和处理GPRS数据和短信息；同时通过串口2接收和处理GPS数据，并显示在液晶屏上。主程序流程如图7所示。
GPRS通信模块：GPRS网络采用TCP/IP协议进行通信， MC55模块的软件部分对外提供了一个控制系统操作的AT命令集，模块接收来自串口的AT命令，解释并执行相应的操作，实现无线MODEM的对应功能。模块根据AT命令来完成自身初始化、网络连接、数据传输及短信息服务等[12]。此系统主要通过Socket和 SMS（短信息）两种方式进行数据通信，Socket主要是完成现场监测数据和远程控制命令的传输，短信息主要是远程修改现场终端的参数，如IP地址和端口号等。其中，建立网络连接的流程如下[13]：
AT^SICS=0，conType，gprs0 //选择连接类型为gprs0，连接规范ID为0
AT^SICS=0，dijkstra 优化user，cm //设置用户名
AT^SICS=0，passwd，gprs //设置密码
AT^SICS=0，apn，cmnet //设置专用apn，cmnet为中国移动接入点域名
AT^SISS=1，srvType，socket //选择服务类型为socket
AT^SISS=1，conId，0 //与之前建立的连接规范ID绑定，服务1按0号配置连接
AT^SISS=1，address，'socktcp：// 202.196.145.1：7010'
//设置连接的主机IP和监听端口
AT^SISO=1 // 打开网络服务1
GPS定位模块：GPS模块输出的定位数据采用NMEA-0183协议，该协议是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式，目前业已成了GPS导航设备统一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）标准协议。NMEA-0183协议采用ASCII码（帧格式）来传递GPS定位信息，常用命令如表1所示[9]。由于GPS模块每秒输出一次$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC等数据，速度慢，因此必须采用中断方式接收[14]。程序中主要通过串口2接收$GPGGA帧语句来获取经度、纬度、海拔高度、大地水准面高度等信息，其帧格式如下（举例）：
$GPGGA，023543.00，2308.28715，N，11322.09875，E，1，06，1.49，41.6，M，-5.3，M，，*7D
下划线部分便是要获取的数据，解析后结果为：北纬23°8.287 15′，东经113°22.098 75′，海拔41.6 m，大地水准面高度-5.3 m。
4 实验测试与分析
实验测试选用水位计和倾斜计与数据采集传输装置相连，通过4个通道分别采集水位、X轴角度、Y轴角度和室温对应的电压值，然后将监测数据发送到监控主机。系统测试图如图8所示，当该终端与监控中心连接上后，每隔1 min发送一个 “OK”心跳包，防止网络掉线。同时按照设定的时间（默认3 min）定时向监控中心发送监测数据，即4个通道电压值和GPS定位信息，与终端上的液晶显示数据一致，上位机数据接收界面如图9所示。
为了验证数据采集的准确性，实验过程中用高精度的万用表测量一组水位计电压值作为实测值，同时与液晶屏上显示的采集值进行比较，得到如图10所示的数据误差分析图，从图中可以看出误差约0.02 V，完全满足系统的精度要求。另外，从数据接收区选取部分数据，然后将各通道电压值转换为对应的监测值进行综合分析，如图11所示。从图中可以看出，水位（约0.35 m）和温度（约22 ℃）保持稳定，基本上与实际值相符。将倾斜计向一侧不断倾斜时，X、Y轴角度就会随着发生变化（最大值15 °），第15分钟后一直保持最大值不变，说明此刻开始有明显地表变化，再结合雨量计、伸缩计等传感器测量值综合分析，就可以确定滑坡、泥石流等地质灾害发生与否。经过长时间测试，系统运行稳定，数据传送正常，较好地实现了预定的功能。
5 结语
该系统是针对地质灾害监测进行设计的，数据的远程传送使用了GPRS接入Internet的方式，适合监测点比较分散、环境比较恶劣、人工检测不方便的地区，同时通信成本也比较低。与现有的监测装置相比，该系统性能稳定，能够有效保证数据监测的准确性和实时性。在节省大量成本的同时还增加了传感器通道，引出了部分功能接口，方便其他功能应用的扩展。因此，该系统的应用还可以推广到水文监测、环境污染监测等自动化采集控制领域。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
