水庫(kù)自動(dòng)雨情系統(tǒng)的改進(jìn)

摘 要：雨情系統(tǒng)是一種可以將各個(gè)待測(cè)雨量站的雨量信息實(shí)時(shí)地傳回中心站計(jì)算機(jī)，并將這些信息分類(lèi)存儲(chǔ)整理，方便以后查詢(xún)的系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)是水庫(kù)防洪度汛決策的依據(jù)。短信雨情自動(dòng)系統(tǒng)是在以前老式雨情自動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)發(fā)展而成的。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)防洪；老式雨情系統(tǒng)；短信雨情系統(tǒng)

1 老式雨情系統(tǒng)的缺點(diǎn)

（1）老系統(tǒng)信息傳輸是通過(guò)大功率無(wú)線(xiàn)電臺(tái)和大功率中繼構(gòu)成，所以這些電臺(tái)必須配置高架室外天線(xiàn)，這就有個(gè)缺點(diǎn)，在雷雨天氣很容易遭雷擊。這是一個(gè)長(zhǎng)期困擾我們的難題。

（2）因?yàn)槔蠝y(cè)站都必須配備高架室外天線(xiàn)，所以機(jī)動(dòng)性差，移站相對(duì)比較困難。這套系統(tǒng)是在20多年前配置的。經(jīng)過(guò)20多年的變遷，上游河道發(fā)生很大的變化（比如河道淘金、磁選礦、阿塔山水庫(kù)的興建），河道情況發(fā)生很大的變化，所以我們的雨量站也應(yīng)該做相應(yīng)的調(diào)整，阿塔山水庫(kù)建成，阿塔山上游的雨量站（大廟、北五塔）基本上沒(méi)有意義了。而最近幾年出水比較頻繁的白彥溝流域卻沒(méi)有一個(gè)測(cè)站。雨量站的重新分布已經(jīng)是一個(gè)不可回避的問(wèn)題。

（3）系統(tǒng)老化出錯(cuò)率高，而且維修困難，以前經(jīng)常遇到一些問(wèn)題，比如上游已經(jīng)確認(rèn)有雨量而我們的測(cè)站卻沒(méi)有反應(yīng)，把這些電臺(tái)拿回來(lái)重新測(cè)試一切正常，又找不出原因，這些設(shè)備是專(zhuān)用設(shè)備，在本地維修不了，必須去其生產(chǎn)地進(jìn)行維修，費(fèi)用比較大，而且有的問(wèn)題也無(wú)法根治。

2 雨情自動(dòng)系統(tǒng)的總體思路

針對(duì)以上這些問(wèn)題通過(guò)對(duì)當(dāng)前一些雨情系統(tǒng)的了解，收集資料，比較分析進(jìn)而確定了雨情自動(dòng)系統(tǒng)的總體思路。

（1）新雨情系統(tǒng)是通過(guò)手機(jī)短信來(lái)傳遞雨量信息，現(xiàn)在的手機(jī)移動(dòng)信號(hào)非常好，測(cè)站都沒(méi)有盲區(qū)。手機(jī)信號(hào)無(wú)需配置大功率室外高架天線(xiàn)，有效地避免了雷擊，新系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行兩年，無(wú)一次雷擊現(xiàn)象發(fā)生。

（2）測(cè)站無(wú)需配備高架室外天線(xiàn)，這就使移站變得非常容易，像手機(jī)一樣可以很輕松地在任何一個(gè)有手機(jī)信號(hào)的地方建站，新系統(tǒng)已經(jīng)將阿塔山水庫(kù)上游的大廟、北五塔雨量站取消。在白彥溝流域的阿路包頭和水庫(kù)西面的康村五分子恢復(fù)了兩個(gè)測(cè)站。

（3）由于使用的是手機(jī)信號(hào)，所以可靠性非常高，系統(tǒng)只需考慮信號(hào)的發(fā)射和接收，而無(wú)需考慮信號(hào)的中間環(huán)節(jié)，從而使系統(tǒng)的維護(hù)成本大大降低，可靠性大大提高。前方雨量站由雨量短信發(fā)出，而中心站的電腦由于種種原因沒(méi)有打開(kāi)或死機(jī)，像原來(lái)的舊系統(tǒng)中的部分雨量就會(huì)丟失。新系統(tǒng)是通過(guò)雨量短信來(lái)傳輸雨量信息，就像手機(jī)一樣，當(dāng)手機(jī)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)是收不到短信的，但這些短信也不會(huì)丟失，當(dāng)開(kāi)機(jī)的時(shí)候這些短信就會(huì)重新發(fā)到手機(jī)上，雨情短信和這個(gè)道理一樣，可靠性非常高。

3 短信雨情系統(tǒng)的組成

短信雨情系統(tǒng)由各個(gè)雨量站和中心站組成。

3.1 雨量站

雨量站由供電部分、雨量采集傳感器、單片機(jī)控制電路、短信發(fā)射模塊四個(gè)部分組成。

（1）供電模塊是由12伏45安時(shí)的蓄電池和功率為5瓦的太陽(yáng)能光伏充電板、直流12伏轉(zhuǎn)5伏2安轉(zhuǎn)換器一個(gè)組成。因?yàn)閱纹瑱C(jī)和短信模塊用的是5伏電源，所以必須將12伏變?yōu)?伏。

圖1為直流12伏轉(zhuǎn)5伏2安轉(zhuǎn)換器電路圖。

圖1

（2）雨量傳感器采用翻斗式雨量傳感器，每收集到一毫米的雨量，翻斗就會(huì)機(jī)械性的翻一下，里面通過(guò)一個(gè)干簧管和高能磁鋼觸發(fā)一個(gè)短路信號(hào)，這樣它就會(huì)自動(dòng)計(jì)算雨量。

（3）控制采用AT89S52單片機(jī)及配套電路。圖2為

AT89S52單片機(jī)及外圍電路圖。

圖2

雨量桶傳出的信號(hào)線(xiàn)一根接到單片機(jī)的P-3.4，另一根接的電源地。設(shè)置P-3.4為讀狀態(tài)，每當(dāng)有一個(gè)短路信號(hào)時(shí)相當(dāng)P-3.4接地，單片機(jī)讀P-3.4為0，這樣單片機(jī)就能識(shí)別雨量桶信號(hào)。

（4）短信模塊發(fā)射接收模塊。短信模塊發(fā)射接收?？煊傻聡?guó)產(chǎn)的西門(mén)子TC35I短信集成電路及其外圍電路組成，用單片機(jī)串口和模塊的串口相連，對(duì)短信模塊的控制通過(guò)模塊出廠(chǎng)時(shí)廠(chǎng)家?guī)У囊惶譇T命令集完成。

比如設(shè)置為英文模式“AT+CMGF=1”中文模式 “AT+CMGF=0”

讀短信“AT+CMGR=短信序號(hào)”

雨量站的基本原理是，當(dāng)雨量桶每收到一毫米雨量時(shí)，這時(shí)雨量桶就會(huì)發(fā)出一個(gè)短路信號(hào)，單片機(jī)數(shù)據(jù)線(xiàn)P-3.4為0狀態(tài)，單片機(jī)收集到這個(gè)信號(hào)就會(huì)通過(guò)串口控制短信模塊向中心站計(jì)算機(jī)發(fā)射一個(gè)雨量短信，通過(guò)定時(shí)器每8小時(shí)發(fā)射一個(gè)自檢短信，中心站長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有收到自檢短信說(shuō)明該雨量站發(fā)生故障。

3.2 中心站

中心站包括短信接收模塊和短信自動(dòng)雨情系統(tǒng)軟件，短信接收模塊和前面的發(fā)射模塊一樣，電路圖如前所示。

中心站主要就是自動(dòng)短信雨情系統(tǒng)軟件，是用高級(jí)編程語(yǔ)言VB6.0編寫(xiě)而成，它的基本原理就是中心站不停地處于待機(jī)狀態(tài)，隨時(shí)接收來(lái)自雨量站的自檢短信和雨量短信，通過(guò)對(duì)短信的解碼分析，找出來(lái)電號(hào)碼、來(lái)電內(nèi)容、來(lái)電時(shí)間，通過(guò)這些解碼信息判斷出是垃圾短信，還是自檢短信，或者是雨量短信，根據(jù)時(shí)間記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。方便以后查詢(xún)。

軟件分為系統(tǒng)設(shè)置、短信解碼、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、繪制各種雨量查詢(xún)表格。

雨量站設(shè)置就是增加刪除雨量站，更改站名和來(lái)電號(hào)碼（表1）。

表1

短信解碼就是通過(guò)串口將短信內(nèi)容讀入中心站計(jì)算機(jī)，并確定來(lái)電號(hào)碼、來(lái)電時(shí)間、短信內(nèi)容。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是通過(guò)VB6.0對(duì)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將以上的來(lái)電號(hào)碼、來(lái)電時(shí)間、短信內(nèi)容加工整理計(jì)算存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

繪制表格包括日雨量查詢(xún)、月雨量查詢(xún)、年降雨查詢(xún)表，具體見(jiàn)表2-表4。