基于GSM的无人值守小型潜水泵站监控系统

科技前沿基于GSM的无人值守小型潜水泵站监控系统夏鹤鹏，汤黎明，边璞琦，张洪浩，葛雯(扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏扬州22510())摘要：基于GSM设计了小型潜水泵站监控系统，以单片机STC90C52为数据存储、运算及系统控制中心，以PCB8591模块和达林顿管为主要器件，设计了模拟量AD／DA转换和开关量控制的外围电路，通过单片机与GSM模块的串行通信实现数据交换，利用GPRS网的短信平台实现小型潜水泵站远程开机、停机和电动阀门控制以及泵站运行主要技术参数的短信查询。研究成果对实现偏远地区小型泵站无人值守具有重要的现实意义。关键词：潜水泵站；单片机；GSM；控制与监测中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1673—1069(2016)32—177-20引言为了加强我国农村水利基础实施，“十二五”期间我国新建两万余座中小型泵站，其中小型潜水泵站因其结构简单而得到了，泛应用，它们在我国的农业丰产增收和民牛T程中发挥了巨大作用。农村小型潜水泵站因其面大量广，规模小而分散且部分泵站地处偏远，人_r管理不便。随着现代信息技术的快速发展，GSM／GPRS移动网络的建设与覆盖，为小型泵站无人值守提供技术平台。为了实现小型潜水泵站无人值守，笔者基于GSM移动网络短信平台设计了泵站监控系统。1潜水泵站监控的技术要求本文主要介绍利用物联网技术实现对中小型泵站运行情况的远程控制与监测。主要远程开停机控制、相关运行参数检测、实时调节相关运行工况调节等功能。重点论述关键技术研究的重要组成部分、软硬件设计及远程控制与监测的实现等方面。泵站主要技术参数中的模拟量由压力差传感器采集，并经过AD／DA转换成数字量，开关量则是由达林顿管驱动中间继电器实现。系统的控制系统通过t2C总线的DA转换模块，并设计单片机与传感器之间的接口电路，基于GSM／GPRS技术的实现小型潜水泵站的变频调速、智能阀的开度调节等。2系统设计2．1系统主要功能根据当前实际工作的需要，本系统能实现以下基本功能：①泵站实现远程开停机控制；②泵站运行T况相关参数的监测；⑧泵站运行_lr况的调节；2．2远程监测与控制系统的总体框架图泵站远程监测与控制的监控部分框架网如罔1所示，南陶可以清晰地看出单片机在整个过程当中的重要作用。单片机在泵站远程监测与控制过程当中能够实时的对泵站的运行机组进行开停机的操作，同时也对泵站运行T况进行监测与调节，单片机通过实时监测泵站的相关运行参数，将参数通过短信模块以短信的形式及时的发送到值班人员的手机中。这样值班人员可以观察相关的运行参数，通过GSM·177·无线网络来发送指令给单片机，单片机通过判断短信模块的信号来对水泵站的机组的扬程、流量、转速等相关参数进行调节，充分实现了小型泵站无人值守远程监测与控制的功能。图1系统监控部分框图3关键硬件设备电路的设计【1-3]3．1新版西门子GSM模块TC35i介绍TC35i西门子一业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800x义频段，电源范围为直流3．3—4．8V，电流消耗——休眠状态为3．5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均1，可传输语音和数据信号，功耗EGSM900和GSM1800分别为2W和1W，通过接口连接器和天线连接器分别接至SIM卡读卡器和天线。SIM电压3V／1．8V，TC35i的数据接口通过AT指令课双向传输指令和数据，支持TEXT和PDU格式的短消息。TC35i南供电模块fASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。3．2STC8％52单片机对TC35i模块的连接与控制本课题只是利用GSM模块短信的接收与发送功能，因此只利用到TC35i模块的数据传输与接收接口。接口连接如图2所示，TC35i的l8脚RXD、19脚TXD为1vrL的串口通信脚，分别于单片机的RXD和TXD相连接。TC35i模块有科技前沿图2单片机与TC35i连接电路原理图40个引脚，通过一个Z1F(Zer~，InsertilllForee，零阻力插)连接器引出这40个引脚可以划分为5类．即电源、数据输入／输m、SIM卡、音频接口和控制16～23为数据输入／输．分别为DSRO、RINGO、RxDO、TxDO、CFSO、RTSO、DTRO和DCDOTC35i模块的数据输入／输接口实际I是一个串行异步收发器，符合ITu—TRS232接口标准它有l刊定的参数：8何数据位和l位停止位，尢校验化，波特率在3001)ps～115kbps之州可选，奉系统默认为9600其中FC35i使用外接』℃SIM．24～29为SIM引脚，SIM卡同FC35i是这样连接的