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摘 要
针对我国的三峡各级水质监测中心监测频率低、监测能力不足和监测站数量太少等缺点，难以获得重点水功能区实测数据。针对上述问题，本论文设计了基于GPRS和MCS-51单片机的三峡水质实时监测系统。首先，论文从实际角度介绍系统的必备功能，并依据功能要求对系统进行硬件和软件设计。
【关键词】水质监测；GPRS；MCS-51
1 前言
三峡库区水质实时监测，对后期的保护和管理工作起到积极作用。现有监测仪、采样器数量上占有优势，基本可用，但附加值低，且监测数据多为有线传输，对于监测点的信息采集产生极大的不便。
基于上述观点，设计了基于GPRS和MCS-5I单片机的三峡水库水质实时远程监测系统，通过无线通信模块将监测到实时数据上传至上位机，通过上位机的软件进行清洗和分析，得到远处监测点的水质情况，克服了过去监测不足问题。
论文首先阐述了本系统具备的功能，然后对系统进行硬件和软件的设计。
2 系统功能概述
三峡水质监控系统具体由信息处理中心，无线传输网络、水质传感器等组成。
下位机的水质监测传感器实时监测到数据，并通过串口传送至无线传输模块，并按规定的数据格式打包上传，通过GPRS网络连接至Internet，最终传至信息处理中心。信息处理中心对数据分析处理，得到结论，并进行数据存档，方便后续的数据分析和用户查询。
3 水质监测系统的硬件设计
系统的下位机利用无线传输模块实现现场与后台的无缝连接，工作人员可以远程数据采集。硬件系统主要有CPU、RAM、电源监视电路、A/D转换电路、RS232、RS485接口电路等组成。
3.1 CPU模块
CPU模块是下位机的主控制器，不仅需要负责与上位机的检测软件进行信息传输，还有进行底层数据采集，备份，避免各通道切换带来数据信号的干扰，确保采集数据的可靠性，系统选用MPC850单片机。
3.2 双口RAM模块
双口RAM模块主要用于主CPU和从CPU之间的命令和数据交互，以及中间实时数据的存储。通过比较，选用IDT公司推出的异步高速IDT7130。
3.3 电源监视电路
电源监视电路用于单片机系统上电，掉电及供电电压较低时复位，并设置了手动复位，电源故障告警。从功能及尺寸、可靠性方面考虑，选用美信公司的MAX705芯片。
3.4 A/D转换电路
A/D转换电路用于将采集来的模拟信号或经过处理来的电导率、温度等各路4-20mA电流环信号转换成数字信号送至单片机进行处理。考虑到采集速度和精度，系统采用了Maxim公司的高速A/D转换芯片HAXl97。
3.5 RS-232串口
串口主要负责底层主控制器与无线传输模块之间的数据传输。该采集器通过RS-232接口与GPRS模块进行串口通讯。本采集器选用美信公司的MAX232芯片作为电平转换芯片。
3.6 GPRS无线模通信模块
该模块主要是将底层的水质数据通过无线网络的方式传输至信息处理中心，并在专业软件上进行清洗、处理和分析。本文GPRS模块采用的是G20。
4 监测系统的软件设计
4.1 监测系统的上位机软件设计
监测系统软件采用基于客户机，服务器（c/s）结构模式，客户端与服务器联系通过无线传输网络，并利用ODBC建立水质监测数据库。采用监测数据自动处理和人工检测数据录入并存的双重方式迸行数据处理及服务。系统实现的主要功能包括：污染源管理、排污收费管理、数据采集（自动/手动）、报表录入、数据上报、数据查询、系统报警、监督检查、统计分析、系统管理、系统维护等。
信息处理中心有两个功能模块组成，分别为数据接收模块和数据库组成。数据接收模块主要是实现水质数据的接收，通过TCP/IP解包，对数据分析处理后，存进数据库，以供工作人员的查询，系统软件用VB6.0编写。
4.2 下位机软件设计
主控制器与底层传感器连接后，需要移植软件系统，下位机的CPU使用MPC850，软件用C编写。本系统的主程序的功能时上电后，完成下位机的初始化，接下来进行数据采集，对八路通道进行循环采集，每一路采集8组数据存入缓冲区，等待发送；整个发送时通过中断来控制的，设置半小时发送一次采集数据。数据出来子程序时对处理后的数据怎样有效的通过GPRS模块发送出去，由于系统采用AT指令，就须将处理后的数据变化成适合AT指令发送的7位GSM码，并通过发送子程序发送出去。定时中断子程序就是设置发送数据的间隔时间。
5 结论
本文设计的基于GPRS和MPC850单片机的时时三峡水库在线水质监测系统，首先对系统的总体结构原理进行阐述，然后对系统的硬件和软件进行设计。系统采用了分组无线业务GPRS将实时在线检测到的水质状况通过INTERNET传到监测信息处理中心，监测信息实时处理软件通过对采集来的数据进行整理分析，使工作人员及时掌握水库监测点和污染源的监测指标信息，从而实现水库水质的自动高频次检测。该系统已成为新的水质监测发展趋势。
参考文献
[1]李宇航，廖海洋，温志渝等.库区水质在线监测数据采集控制系统设计[J].传感器与微系统，2011，30（03）：61-64.
[2]刘艳，史浩山.基于WINCE的数据采集与监控系统设计与實现[J].计算机测量与控制，2009，17（05）：874-877.
针对我国的三峡各级水质监测中心监测频率低、监测能力不足和监测站数量太少等缺点，难以获得重点水功能区实测数据。针对上述问题，本论文设计了基于GPRS和MCS-51单片机的三峡水质实时监测系统。首先，论文从实际角度介绍系统的必备功能，并依据功能要求对系统进行硬件和软件设计。
【关键词】水质监测；GPRS；MCS-51
1 前言
三峡库区水质实时监测，对后期的保护和管理工作起到积极作用。现有监测仪、采样器数量上占有优势，基本可用，但附加值低，且监测数据多为有线传输，对于监测点的信息采集产生极大的不便。
基于上述观点，设计了基于GPRS和MCS-5I单片机的三峡水库水质实时远程监测系统，通过无线通信模块将监测到实时数据上传至上位机，通过上位机的软件进行清洗和分析，得到远处监测点的水质情况，克服了过去监测不足问题。
论文首先阐述了本系统具备的功能，然后对系统进行硬件和软件的设计。
2 系统功能概述
三峡水质监控系统具体由信息处理中心，无线传输网络、水质传感器等组成。
下位机的水质监测传感器实时监测到数据，并通过串口传送至无线传输模块，并按规定的数据格式打包上传，通过GPRS网络连接至Internet，最终传至信息处理中心。信息处理中心对数据分析处理，得到结论，并进行数据存档，方便后续的数据分析和用户查询。
3 水质监测系统的硬件设计
系统的下位机利用无线传输模块实现现场与后台的无缝连接，工作人员可以远程数据采集。硬件系统主要有CPU、RAM、电源监视电路、A/D转换电路、RS232、RS485接口电路等组成。
3.1 CPU模块
CPU模块是下位机的主控制器，不仅需要负责与上位机的检测软件进行信息传输，还有进行底层数据采集，备份，避免各通道切换带来数据信号的干扰，确保采集数据的可靠性，系统选用MPC850单片机。
3.2 双口RAM模块
双口RAM模块主要用于主CPU和从CPU之间的命令和数据交互，以及中间实时数据的存储。通过比较，选用IDT公司推出的异步高速IDT7130。
3.3 电源监视电路
电源监视电路用于单片机系统上电，掉电及供电电压较低时复位，并设置了手动复位，电源故障告警。从功能及尺寸、可靠性方面考虑，选用美信公司的MAX705芯片。
3.4 A/D转换电路
A/D转换电路用于将采集来的模拟信号或经过处理来的电导率、温度等各路4-20mA电流环信号转换成数字信号送至单片机进行处理。考虑到采集速度和精度，系统采用了Maxim公司的高速A/D转换芯片HAXl97。
3.5 RS-232串口
串口主要负责底层主控制器与无线传输模块之间的数据传输。该采集器通过RS-232接口与GPRS模块进行串口通讯。本采集器选用美信公司的MAX232芯片作为电平转换芯片。
3.6 GPRS无线模通信模块
该模块主要是将底层的水质数据通过无线网络的方式传输至信息处理中心，并在专业软件上进行清洗、处理和分析。本文GPRS模块采用的是G20。
4 监测系统的软件设计
4.1 监测系统的上位机软件设计
监测系统软件采用基于客户机，服务器（c/s）结构模式，客户端与服务器联系通过无线传输网络，并利用ODBC建立水质监测数据库。采用监测数据自动处理和人工检测数据录入并存的双重方式迸行数据处理及服务。系统实现的主要功能包括：污染源管理、排污收费管理、数据采集（自动/手动）、报表录入、数据上报、数据查询、系统报警、监督检查、统计分析、系统管理、系统维护等。
信息处理中心有两个功能模块组成，分别为数据接收模块和数据库组成。数据接收模块主要是实现水质数据的接收，通过TCP/IP解包，对数据分析处理后，存进数据库，以供工作人员的查询，系统软件用VB6.0编写。
4.2 下位机软件设计
主控制器与底层传感器连接后，需要移植软件系统，下位机的CPU使用MPC850，软件用C编写。本系统的主程序的功能时上电后，完成下位机的初始化，接下来进行数据采集，对八路通道进行循环采集，每一路采集8组数据存入缓冲区，等待发送；整个发送时通过中断来控制的，设置半小时发送一次采集数据。数据出来子程序时对处理后的数据怎样有效的通过GPRS模块发送出去，由于系统采用AT指令，就须将处理后的数据变化成适合AT指令发送的7位GSM码，并通过发送子程序发送出去。定时中断子程序就是设置发送数据的间隔时间。
5 结论
本文设计的基于GPRS和MPC850单片机的时时三峡水库在线水质监测系统，首先对系统的总体结构原理进行阐述，然后对系统的硬件和软件进行设计。系统采用了分组无线业务GPRS将实时在线检测到的水质状况通过INTERNET传到监测信息处理中心，监测信息实时处理软件通过对采集来的数据进行整理分析，使工作人员及时掌握水库监测点和污染源的监测指标信息，从而实现水库水质的自动高频次检测。该系统已成为新的水质监测发展趋势。
参考文献
[1]李宇航，廖海洋，温志渝等.库区水质在线监测数据采集控制系统设计[J].传感器与微系统，2011，30（03）：61-64.
[2]刘艳，史浩山.基于WINCE的数据采集与监控系统设计与實现[J].计算机测量与控制，2009，17（05）：874-877.