无线遥测技术在水文测报系统中的应用

郝刚

摘 要：水文自动测报系统是一种由收集、传递以及处理水文实时数据的各类传感器、计算机以及通信设备等构成的系统，具体包括中心站、遥测站和信息传输通道这三个部分，该系统主要用于防汛和水利调度，其在较小流域范围内仅仅需要几分钟便可以完成数据采集和处理，能够及时提供重点河段和水库的雨水情况。基于此点，该文就无线遥测技术在水文测报系统中的应用进行浅谈。

关键词：无线遥测技术 水文自动测报系统 应用

中图分类号：P64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-01

1 无线遥测技术综述

遥测技术是传感测量技术与通讯技术有机结合的产物，该技术大体上又可分为有线遥测技术和无线遥测技术两大类，前者必须借助电话线、光缆等传输介质，才能对信号进行传输，因而在应用方面受到了一定限制；而后者则是借助光、声、电磁波等介质进行远距离信号传送的，所以不会受到过多的限制，这也是该技术获得广泛应用的原因之一。近些年来，随着计算机、微电子、通信、空间等技术的不断进步和完善，推动了无线遥测技术的发展。在遥测技术诞生之初，其主要被应用于航空、航天等领域，伴随着该技术的发展和完善，其现已被广泛应用于诸多领域当中，如军事、工业等等。遥测技术的优点是规格小、稳定性强、性能高、抗干扰能力强，这也是其在工业领域当中获得广泛应用的主要原因之一。基于无线遥测技术研制出来的无线遥测系统有效解决了地理分布广、不容易布线等应用问题。

2 水文自动测报系统中无线遥测技术的具体应用研究

早些时候，水文自动测报系统多用于汛期水文数据资料的收集，也被用于水文站网资料的收集。随着计算机网络技术的大范围普及应用以及各类数据库的建立，使得任何一个地方的终端系统都可以调用相关数据，共用情报来进行预测预报。下面该文重点对无线遥测技术在水文自动测报系统中的应用进行研究。水文自动测报系统最大的作用是能够在无人值守的前提下，对遥测站的有关信息进行及时采集，如水位、雨量以及流量等等，然后对这些数据信息进行处理后传给中心控制站。一般来说，遥测站的终端设备主要负责的工作有三方面，分别为：信息采集、数据存储以及与中心控制站通信。

2.1 总体设计思路

遥测终端系统软件的结构图，如图1所示，它的核心是主循环，主程序一般会先对系统参数进行初始化，并对水文传感器进行询测，从而对系统的上电原因进行分析，以及系统上电以后需要进行哪些操作，最后进入到相应的子程序进行处理。

由于系统软件中的模块相对较多，且每个模块之间并不是相互独立的，而是需要彼此进行通信。需要借助共享存储单元和传送消息来实现各个模块间的通讯。具体通讯过程如下：先设定一个存储区，消息发送例程会将要传送的消息数据放入到该存储区当中，同时设置好消息标志和后续处理的标志字，当后续处理程序进入该存储区之后，按照相应的标志字便可以准确获得消息。RTU包括3个硬中断，它们分别是由实时时钟、键盘以及雨量计引起的中断。通常情况下，系统基本都处于休眠状态，只有激活这3个中断后，系统才会进入到正常运行状态，同时对相应的中断处理程序进行执行。当系统上电之后，主循环会先对系统进行自检和初始化，主要目的是确保硬件正常运行及完成初始参数的设置，系统在中断模式下启动后，主循环便开始依次对软中断进行检测，看其是否满足条件，如果满足條件将会到中断处理程序，进而实现系统维护功能或是执行通讯指令；否则便会进入到低功耗、省电模式。

2.2 中断服务程序设计

硬中断例程具有实时性较强的特点，能够对外部信号做出及时响应，并对此进行迅速处理，具体包括以下三个例程。

2.2.1 定时中断例程

每日上午8：00，RTU会自动向中心控制站传送数据信息，同时水位检测也应由定时中断触发，另外系统的维护周期也需要借助时钟中断来进行触发。当定时中断被触发之后，系统会对是否为定时发报时间、水位数据采集时间以及维护时间进行逐次检测，检测过程中，若是发现达到水位采集时间，水位传感器就会开启，进行相关数据采集，如果发现达到系统维护时间，那么便会自动执行维护工作，到了上午8：00便会向中心控制站传送数据信息。系统与中心控制站之间的通信可以采用GPRS来实现，若是GPRS未能正常启动，则可借助备用的超短波通信信道完成数据上传。

2.2.2 雨量硬中断

众所周知，降雨这种自然现象是没有任何规律可言的，具有非常明显的不确定性，为此，系统雨量计部分必须能够保持时刻监听是否有雨量信号，并及时对降雨量进行测量。雨量硬中断主要负责对雨量传感器发送过来的雨量计数脉冲信号进行计数，将雨量计数单元做加1运算。

2.2.3 按键中断

按键中断例程主要负责对按键信号进行处理，而按键中断则是指确定按键启动的信号。在键盘处于工作状态时，单片机不得进入休眠状态，当中断开始后，应当能够及时进入到按键处理程序当中，扫描时间为毫秒级，进入中断后先对相应的中断标志位进行清除，随后再关掉按键中断，这是因为此时不应当再出现按键中断，若是在扫描的过程中发现某一个按键以稳定的状态按下，则进入该键位相应的处理子程序当中。当进入按键中断之后，单片机便会对键盘进行相应的扫描，以此来确定按键的准确位置以便进入到相应的处理子程序当中，对按键进行扫描的过程中，应注意按键的抖动情况，所以需要设置去抖动程序，具体可以采取相应的软件程序来实现去抖动。当按键设置完毕以后，若是在较长时间内按键没有反应，则会认定为超时并返回，然后重新开启按键中断，此时允许系统进入休眠状态。

参考文献

[1] 赵新生，吉俊峰，马永来，等.花园口水文站水位遥测系统及其在水文测报中的应用[J].甘肃水利水电技术，2011（5）.

[2] 陈小健.浅析水文自动测报系统中几种通信方式的优缺点[C]//中国水文科技新发展—2012中国水文学术讨论会论文集.2012（10）.