降雨量檢測及水質分析系統(tǒng)的設計方案

　　一、項目概述
　　1.1 引言
　　1.1.1編寫目的
　　本文檔用于說明項目基本情況及項目開發(fā)的計劃安排。
　　1.1.2 背景
　　項目背景：
　　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。測定降雨量常用的儀器包括雨量筒和量杯。
　　環(huán)境中的各項因素的監(jiān)測有一定的重要意義，環(huán)境中的監(jiān)測項目有溫濕度、風向風速、 雨量、氣壓等等，每一種監(jiān)測均有一定的作用，溫濕度監(jiān)測儀對于環(huán)境中的溫濕度能做 到實時的監(jiān)測，溫濕度不僅僅影響著植物的有機物質合成量，同時對于人的感官舒適度 有很大的影響作用，而溫濕度與風向風速兩者相結合則是對于環(huán)境中的風林火線的預測 有一定的關系，風向風速的預測則是借助風向風速儀來進行操作，而雨量的監(jiān)測對于農(nóng) 業(yè)上的灌溉有一定的指導作用，通過使用雨量監(jiān)測以來進行對降雨量的測量，以此來進 行制定合理的灌溉措施。
　　雨量的檢測不僅僅用于農(nóng)業(yè)中，降雨量的監(jiān)測為我們的安全出行有著很大的幫助，對于輪船以及飛機的安全抵達有很大的影響作用，在降雨量到達一定的等級之后，這兩種交通方式很有可能被禁止出行。
　　1.2 項目背景/選題動機
　　目前， 國內許多水文站監(jiān)測水位和降雨量仍采用人工方法。 該方法不但存在測量的人身安全問題， 而且還存在數(shù)據(jù)測量難以準確、 監(jiān)測實時性不強等問題。 為了實時準確監(jiān)測水位及降雨量，我們可采用一種基于GSM的水位與降雨量在線監(jiān)測系統(tǒng)。 該系統(tǒng)以單片機為控制核心， 利用全球移動通信系統(tǒng)GSM公眾無線通信網(wǎng)的SMS服務傳輸遠程數(shù)據(jù)， GSM網(wǎng)覆蓋面廣、 一次投入少、運營成本低、 運行可靠、 抗干擾能力強等優(yōu)點，實現(xiàn)了江河、 湖泊及水庫等水位和該區(qū)域降雨量的遠程監(jiān)測，同時能實現(xiàn)水文站的無人值守功能。
　　目前市場上所見的降水自動采樣器主要有以下幾類：
　?。?）單機運行類：降水時自動打開桶蓋，降水結束時自動關閉?；緵]有實現(xiàn)降水信息的采集，如降雨開始/結束時間、降雨量等。
　　（2）近距離通訊類：該類采樣器除具備單機運行類的功能基礎上，還可以采集一些簡單的信息，如降雨開始/結束時間、降雨量等，而且具備一定的進距離通訊手段，可以將信息傳輸?shù)接嬎銠C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。
　?。?）遠距離通訊類：與近距離通訊類采樣器相比，該類采樣器主要采用遠距離無線通訊方式進行數(shù)據(jù)傳輸。目前最常用的方式就是利用移動通訊公司提供的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，如短消息、GPRS、CDMA或3G通訊技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。由于采用了移動通訊公司的通訊網(wǎng)絡，傳輸距離基本不受限制，在全國范圍內均可實現(xiàn)傳輸。唯一的缺點就是采樣器所在的位置必須是在通訊信號覆蓋范圍內。
　?。?）多功能型：這類采樣器基本上在（3）類基礎上，可以采集更多的降水信息，如實現(xiàn)分段定時采樣，實現(xiàn)PH值、電導率等的在線監(jiān)測，實現(xiàn)了更高級別的智能化。這種類型的降水自動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)都是單機版的簡單的管理軟件，基本具備以下幾個功能：
　　通訊功能：與降水采樣器實現(xiàn)通訊，將收集到的數(shù)據(jù)顯示出來；
　　設置功能：可以設置相關的通訊參數(shù)，以及降水采樣器的工作方式等，可以對采樣器進行參數(shù)的設置。
　　數(shù)據(jù)管理功能：簡單的軟件不具備此項功能。該功能實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的管理功能，將采集到的信息寫入數(shù)據(jù)庫，允許對數(shù)據(jù)庫內的信息進行簡單的查詢等操作。
　　報表功能：對數(shù)據(jù)庫內的降雨記錄以列表的形式打印出來。
　　降水判斷：檢測到降雨傳感器的信號，實現(xiàn)開蓋/關蓋。
　　降水量的統(tǒng)計：能正確累計降水量，通過標準雨量計進行累計。
　　Ph值、電導率及溫度的實時檢測。
　　基于短消息的遠程無線通訊方式。
　　
　　圖1 系統(tǒng)架構
　　2.2 性能要求
　　目前這些單機類的信息管理系統(tǒng)存在如下缺點：
　　信息共享困難：信息保存在單機上，軟件也需要安裝在該計算機上。想利用其它計算機來訪問這些數(shù)據(jù)比較困難。
　　數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)集中管理：當多個環(huán)境監(jiān)測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，進行對比分析等操作就成了難題。
　　不具備分析功能：由于單機版軟件的數(shù)據(jù)較少，基本上沒有實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對比分析、曲線顯示、靈活統(tǒng)計等功能。
　　軟件維護困難：單機版軟件容易受病毒破壞。需要用戶或廠家進行重新安裝，給系統(tǒng)維護帶來額外的費用。
　　因此，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，目前還沒有針對降水采樣器的網(wǎng)絡版信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較好的應用前景，應該盡快設計。
　　所以，預想系統(tǒng)應達到一下性能：
　　信息共享
　　數(shù)據(jù)集中管理
　　分析功能
　　方便的軟件維護功能