基于MT8880的水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文介紹了一種地下水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)主要包括信號(hào)采集、無線模塊、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)三部分。該方案對(duì)提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的便攜性，降低成本和能耗，有一定的參考價(jià)值。

　　對(duì)上游水庫(kù)水情的可靠準(zhǔn)確掌握是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)配水調(diào)度、科學(xué)管理的先決條件，水情信息主要是靠人工完成，人為因素影響較大，做不到準(zhǔn)確及時(shí)的掌握。因此，某灌區(qū)管理局?jǐn)M對(duì)其上游三座水庫(kù)進(jìn)行水庫(kù)水位的遠(yuǎn)程遙測(cè)，鑒于水庫(kù)均處于山區(qū)，用無線傳輸?shù)姆绞绞褂梅奖?，但信?hào)強(qiáng)度可能不穩(wěn)定，因而采用有線方式。有線方式種類較多，主要有雙絞線（如網(wǎng)線、電話線）、同軸電纜和光纖等，專用電纜的鋪設(shè)一次性投資較高，運(yùn)行期間需專業(yè)人員維護(hù)。本方案在通信方式上采用租用電話線，即PSTN方式。

　　1 系統(tǒng)組成

　　本遙測(cè)系統(tǒng)由超聲波水位傳感器、采集前端機(jī)、電信交換機(jī)和調(diào)度站遙測(cè)終端組成，如圖1所示。超聲波傳感器采集水位信息，采集前端機(jī)對(duì)超聲波傳感器測(cè)到的水位信號(hào)進(jìn)行編碼，并通過電話線傳送到調(diào)度中心，前端機(jī)工作模式為被動(dòng)式，即不進(jìn)行自動(dòng)上報(bào)水位，等待調(diào)度站的遙測(cè)指令；調(diào)度站遙測(cè)終端由人工操作，只要按下招測(cè)鍵即可在液晶顯示器上顯示水庫(kù)水位。本文研究遙測(cè)終端的通訊部分，采集終端和遙測(cè)終端的電路類似。

　　2 單元電路

　　2.1 硬件系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)主要分2部分，即遙測(cè)終端和采集前端機(jī)，兩者之間雙工通訊，其通訊電路基本相同，本文主要對(duì)其通信電路進(jìn)行詳細(xì)的論述。每個(gè)單元電路框圖如圖2所示，主要包括CPU、電話來電振鈴檢測(cè)、模擬摘機(jī)、編碼和解碼、語(yǔ)音提示電路以及其他電路。其他電路包括液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤掃描電路和數(shù)據(jù)采集電路。下面對(duì)幾個(gè)主要模塊電路詳細(xì)地進(jìn)行論述。

　　2.2 振鈴檢測(cè)電路

　　公用電話網(wǎng)的傳輸線路為二線模擬線路，采用直流環(huán)路信號(hào)方式，能向模擬話機(jī)提供直流饋電、振鈴信號(hào)、話音數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、雙音頻數(shù)據(jù)等。我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為，話機(jī)在不通話時(shí)，電話線中的直流電壓是48 V.當(dāng)有電話呼入時(shí)，同時(shí)還有（25±15）V、25 Hz的正弦信號(hào)加在電話線上，所以向用戶振鈴的鈴流電壓為（75±15）V、25 Hz的交流電壓。光電耦合器輸出的信號(hào)可以直接被CPU檢測(cè)。

　　2.3 模擬摘機(jī)電路

　　當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有振鈴，且振鈴次數(shù)為3次，就接通電話，這里采用模擬摘機(jī)電路，如圖4所示。用戶話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài)，是通過對(duì)直流環(huán)路上電流的通斷來實(shí)現(xiàn)的。圖4中，NPN三極管VQ202接收到CPU控制端發(fā)出的高電平就開通，然后將PNP三極管VQ201的基極電位拉低，VQ201開通，即直流環(huán)路接通，R203（300 Ω）是限流電阻，B201是整流橋，保證VQ201一直開通。