一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

1.1.1編寫目的

本文檔用于說明項(xiàng)目基本情況及項(xiàng)目開發(fā)的計(jì)劃安排。

1.1.2 背景

項(xiàng)目背景:

從天空降落到地面上的雨水，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水面上積聚的水層深度，稱為降雨量（以毫米為單位），它可以直觀地表示降雨的多少。測(cè)定降雨量常用的儀器包括雨量筒和量杯。

環(huán)境中的各項(xiàng)因素的監(jiān)測(cè)有一定的重要意義，環(huán)境中的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有溫濕度、風(fēng)向風(fēng)速、 雨量、氣壓等等，每一種監(jiān)測(cè)均有一定的作用，溫濕度監(jiān)測(cè)儀對(duì)于環(huán)境中的溫濕度能做 到實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，溫濕度不僅僅影響著植物的有機(jī)物質(zhì)合成量，同時(shí)對(duì)于人的感官舒適度 有很大的影響作用，而溫濕度與風(fēng)向風(fēng)速兩者相結(jié)合則是對(duì)于環(huán)境中的風(fēng)林火線的預(yù)測(cè) 有一定的關(guān)系，風(fēng)向風(fēng)速的預(yù)測(cè)則是借助風(fēng)向風(fēng)速儀來進(jìn)行操作，而雨量的監(jiān)測(cè)對(duì)于農(nóng) 業(yè)上的灌溉有一定的指導(dǎo)作用，通過使用雨量監(jiān)測(cè)以來進(jìn)行對(duì)降雨量的測(cè)量，以此來進(jìn) 行制定合理的灌溉措施。

雨量的檢測(cè)不僅僅用于農(nóng)業(yè)中，降雨量的監(jiān)測(cè)為我們的安全出行有著很大的幫助，對(duì)于輪船以及飛機(jī)的安全抵達(dá)有很大的影響作用，在降雨量到達(dá)一定的等級(jí)之后，這兩種交通方式很有可能被禁止出行。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

目前， 國(guó)內(nèi)許多水文站監(jiān)測(cè)水位和降雨量仍采用人工方法。 該方法不但存在測(cè)量的人身安全問題， 而且還存在數(shù)據(jù)測(cè)量難以準(zhǔn)確、 監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等問題。 為了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)水位及降雨量，我們可采用一種基于GSM的水位與降雨量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心， 利用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM公眾無線通信網(wǎng)的SMS服務(wù)傳輸遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)， GSM網(wǎng)覆蓋面廣、 一次投入少、運(yùn)營(yíng)成本低、 運(yùn)行可靠、 抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了江河、 湖泊及水庫(kù)等水位和該區(qū)域降雨量的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),同時(shí)能實(shí)現(xiàn)水文站的無人值守功能。

目前市場(chǎng)上所見的降水自動(dòng)采樣器主要有以下幾類：

（1）單機(jī)運(yùn)行類：降水時(shí)自動(dòng)打開桶蓋，降水結(jié)束時(shí)自動(dòng)關(guān)閉?；緵]有實(shí)現(xiàn)降水信息的采集，如降雨開始/結(jié)束時(shí)間、降雨量等。

（2）近距離通訊類：該類采樣器除具備單機(jī)運(yùn)行類的功能基礎(chǔ)上，還可以采集一些簡(jiǎn)單的信息，如降雨開始/結(jié)束時(shí)間、降雨量等，而且具備一定的進(jìn)距離通訊手段，可以將信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。目前最常用的通訊方式就是RS485通訊方式，通訊距離在1200米之內(nèi)。

（3）遠(yuǎn)距離通訊類：與近距離通訊類采樣器相比，該類采樣器主要采用遠(yuǎn)距離無線通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前最常用的方式就是利用移動(dòng)通訊公司提供的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，如短消息、GPRS、CDMA或3G通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。由于采用了移動(dòng)通訊公司的通訊網(wǎng)絡(luò)，傳輸距離基本不受限制，在全國(guó)范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)傳輸。唯一的缺點(diǎn)就是采樣器所在的位置必須是在通訊信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)。

（4）多功能型：這類采樣器基本上在（3）類基礎(chǔ)上，可以采集更多的降水信息，如實(shí)現(xiàn)分段定時(shí)采樣，實(shí)現(xiàn)PH值、電導(dǎo)率等的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了更高級(jí)別的智能化。這種類型的降水自動(dòng)采樣器正是今后的發(fā)展方向。

二、需求分析

2.1 功能要求

目前該類系統(tǒng)都是單機(jī)版的簡(jiǎn)單的管理軟件，基本具備以下幾個(gè)功能：

通訊功能：與降水采樣器實(shí)現(xiàn)通訊，將收集到的數(shù)據(jù)顯示出來；

設(shè)置功能：可以設(shè)置相關(guān)的通訊參數(shù)，以及降水采樣器的工作方式等，可以對(duì)采樣器進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。

數(shù)據(jù)管理功能：簡(jiǎn)單的軟件不具備此項(xiàng)功能。該功能實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的管理功能，將采集到的信息寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，允許對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的查詢等操作。

報(bào)表功能：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的降雨記錄以列表的形式打印出來。

降水判斷：檢測(cè)到降雨傳感器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開蓋/關(guān)蓋。

降水量的統(tǒng)計(jì)：能正確累計(jì)降水量，通過標(biāo)準(zhǔn)雨量計(jì)進(jìn)行累計(jì)。

Ph值、電導(dǎo)率及溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

基于短消息的遠(yuǎn)程無線通訊方式。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 性能要求

目前這些單機(jī)類的信息管理系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：

信息共享困難：信息保存在單機(jī)上，軟件也需要安裝在該計(jì)算機(jī)上。想利用其它計(jì)算機(jī)來訪問這些數(shù)據(jù)比較困難。

數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)集中管理：當(dāng)多個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站都安裝了降水采樣器后，如何將這些采樣器的信息集中起來，進(jìn)行對(duì)比分析等操作就成了難題。

不具備分析功能：由于單機(jī)版軟件的數(shù)據(jù)較少，基本上沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析、曲線顯示、靈活統(tǒng)計(jì)等功能。

軟件維護(hù)困難：?jiǎn)螜C(jī)版軟件容易受病毒破壞。需要用戶或廠家進(jìn)行重新安裝，給系統(tǒng)維護(hù)帶來額外的費(fèi)用。

因此，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，目前還沒有針對(duì)降水采樣器的網(wǎng)絡(luò)版信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用前景，應(yīng)該盡快設(shè)計(jì)。

所以，預(yù)想系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到一下性能：

信息共享

數(shù)據(jù)集中管理

分析功能

方便的軟件維護(hù)功能

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

主控模塊兒及周邊

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

EVK1100開發(fā)板

Usb轉(zhuǎn)串口線

串口線

電導(dǎo)率傳感器

PH值檢測(cè)傳感器

GSM模塊（sim300cz）

降水采樣器

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

程序運(yùn)行流程圖

3.4 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

本系統(tǒng)主要達(dá)到下述目標(biāo)：

1、系統(tǒng)應(yīng)能滿足現(xiàn)代降水采樣信息管理的要求，能容納多種信息，主要包括降水信息（降水開始/結(jié)束時(shí)間）、每N分鐘采集到的降雨量、降水成分的分析信息（Ph值、電導(dǎo)率）。能對(duì)這些信息實(shí)現(xiàn)采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸，按不同時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算，存檔功能。

2、實(shí)現(xiàn)降水量、Ph值、電導(dǎo)率的的統(tǒng)計(jì)、分析、以及圖形化顯示。

3、系統(tǒng)應(yīng)有良好的開放性，具有與多種降水采樣器進(jìn)行通信的能力。系統(tǒng)建成后，不同廠家、不同類型的采樣器，可以很方便地接入系統(tǒng)。主站系統(tǒng)硬件不依賴任何廠家，可以方便地在市場(chǎng)上采購(gòu)得到，以利系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充。

4、系統(tǒng)應(yīng)滿足高可靠性的要求。系統(tǒng)重要設(shè)備都應(yīng)能夠按冗余要求配置，包括主服務(wù)器、前置通訊設(shè)備、通訊通道等，或在將來很容易地實(shí)現(xiàn)冗余配置。

5、系統(tǒng)應(yīng)滿足對(duì)數(shù)據(jù)完整性和保密性的要求。

6、系統(tǒng)應(yīng)滿足對(duì)靈活性和可擴(kuò)充性的要求。在采樣器增加，或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)間隔時(shí)間縮短的情況下，系統(tǒng)能夠很方便地適應(yīng)擴(kuò)充的要求。

7、可實(shí)現(xiàn)故障顯示、查詢，異常分析等功能