基于GPRS和组态王的水文测报系统的设计

结合以上要求，本系统终端以低功耗单片机MSP430F149为核心，包括信号传感、数据调理及A／D转换、数据存储、键盘及显示、时钟、无线通信等电路。其中，MSP430F149单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，具体功能如下：多路采集电路接受水位、雨量等传感器各种环境参数，并通过数据调理以及A／D转换后送MSP430微处理器。接收到数据后，微处理器对采集到的数据进行处理，并存储。数据可以通过显示模块进行显示并可以通过键盘查看系统的工作状态，另外，微处理器通过控制无线MODEM和中心站进行远程通信，将采集数据传输到监控中心翻。该系统低功耗，性价比高，集成性强，适合所有标准输出的变送器以及桥式传感器差分mV级电压信号，标准串行RS232／RS485数字接口，完全隔离型电流、电压输出。
2．2 GPRS通信模块设计
GPRS系统数据传输速率快，而且覆盖范围广，能方便和Internet连接。GPRS网络一般使用GPRS外置Modem或是使用GPRS无线模块。前者一般由GPRS模块、SIM卡、RS232接口、电源等组成，由于该系统安装在野外，电源供电，系统稳定等因素制约，所以选择后者。GPRS模块与控制器之间的通信主要通过串口发送AT指令。
为了保证数据传输的稳定和安全，GPRS网络通信协议起到非常关键的作用。GPRS系统采用IP网络结构，支持TCP／IP协议一分为应用层、传输层、网络层、物理层等，本系统的协议主要在传输层的TCP协议和UDP协议中。TCP协议数据包格式相比UDP要复杂，而且在建立连接时需要进行3次握手，但它可以提供保证传输数据的可靠性，而UDP协议数据包的格式比较简单，但是它的数据传输可能存在误码现象，所以选择TCP协议作为系统的传输层协议。
TCP通过进程间的连接提供端到端的可靠数据传输，它提供错误检测和故障恢复机制。TCP所传送的数据单元称为TCP数据包。TCP数据包用于建立连接、传送数据、发送确认提供窗口大小信息和关闭连接等。TCP对所接收到的信息会及时予以确认，TCP数据包可分为TCP包头和来自应用层的数据二部分。
TCP采用三步握手的方式来建立连接。发送侧首先发送一个SYN标志位的TCP数据包请求连接，接收侧通过包含SYN标志位的ACK数据包予以确认，发送侧在接到ACK数据包后，回送包含SYN标志位的ACK数据包到接收侧，连接建立完成。
本模块采用了华荣公司的GW1000KC-3无线通信模块，该模块体积小，使用方便，具体特点如下：ISM频段，16个频道可选；发射功率16～33 dBm可调；多种设置模式：可以指令设置模块工作频道、发射功率、接口波特率，校验模式等；透明数据传输，所收即所发传输模式；多种接口方式：TH／RS232／RS485；天线保护处理：支持天线未接情况下发射60 s以上数据(发送间隔100 ms)；可以软件控制待机状态，即用节电模式。