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2 开发概述2.1 数据采集系统 paper51.com 数据采集是“数字水利”的重要基础。无论如何理解“数字水利”，数据采集都是“数字水利”得以实现的基础。水利工作的基础信息以十分复杂的方式分布在流域空间中，目前采集的数据无论在时空分布上，还是在要素类型上，都十分不足。因此，应用和发展以“高新”技术为主体的数据采集技术，是十分重要和必要的。另外，流域内信息种类繁多，必须弄清相互关系，分清采集责任，进行多行业协作。水文信息、工情信息、水环境信息等水利专业数据的采集是“数字水利”的建设内容，而基础地理数据则通过数据交换从测绘部门获得。 paper51.com
数据采集系统是一个连续工作的不间断系统，其建设和运行维护费用均很高，但又是不可缺少的重要基础。因此，如何保障这一系统的可持续发展，将影响“数字水利”的成败。过去水利系统也建设过一些当时处于先进水平的信息系统，最终大多没有发挥应有的作用，主要原因是信息的严重不足。近年来，在国家防汛指挥系统规划设计和建设中，均优先考虑了水情等信息采集系统的建设，并将极其有限的资金主要投入到水情采集示范区的建设中，说明数据采集的基础地位已经在水利行业得到应有的认识和足够的重视。同样，“数字水利”建设必须将数据采集系统的建设置于优先考虑的基础地位。 copyright paper51.com 2.2 目前水利现状分析 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 水利部委员会提出“数字水利”，“数字水利”是水利行业发展的战略导向，充分反映了信息时代对水利行业发展的要求，也是水利行业发展现代化的必由之路，从空间方面看，“数字水利” 涉及到水利行业工作的各个方面，从时间角度看，“数字水利”是一个不断发展的历史过程。因此，不能用传统水利工程建设的方法来规划和设计“数字水利”。鉴于“数字水利”发展的战略性和整体性，必须先行研究制定其发展的总体战略及阶段发展规划，而不是总体建设规划。在“数字水利”发展规划的基础上，再制定专项建设规划，并采用“急用先建，基础先行，应用驱动，逐步发展”的发展策略，把“数字水利”与水利行业信息化有机地结合起来。 http://www.paper51.com 狭义地说，水利工作的任何方面应用了数字技术，其应用都是“数字水利”的组成部分，如果在水利工作的所有方面或主要方面都广泛而有效地应用了数字技术，则标志着“数字水利”这一历史过程在技术层面的完成。“数字水利”的发展结果是生产力的发展，必然引发与生产关系的矛盾，因此，协调生产力与生产关系的矛盾必然成为“数字水利”的另一个重要方面，从某种意义上可认为是“数字水利”成败的关键。所以，“数字水利”只能是发展战略，是多方面高度关联的系统工程，而不是单一的工程建设。 paper51.com 从信息技术的角度看，应用是不断发展变化的，而数据是相对稳定的，因此，以应用为先导建设的种种信息系统，必须将数据从应用中剥离出来，才能保障系统的可持续发展。所有水利信息系统应用所剥离出来的数据，构成“数字水利”的数据基础，也是“数字水利”存在的基本条件。 copyright paper51.com 如果不站在发展战略和系统工程的高度来理解和建设“数字水利”，必然将“数字水利”等同于基于目前信息技术的各类水利信息系统建设的组合，难免陷入难以把握、难以推进、难以协调，从而难以持续发展的境地。 copyright paper51.com
从技术层面看，“数字水利”所面临的主要问题包括数字化程度不高,导致的信息资源严重不足，非统一规划和建设导致的有限的信息资源却形成了一个个的“信息孤岛”，各式各样的专业应用带来大量的重复建设，并形成事实上的“资源壁垒”，从而导致信息资源开发困难，系统整体水平不高。概括起来，主要是资源严重不足、资源共享困难和资源开发利用水平不高。为了解决上述问题，需要尽快从根源做起，抓住规划这一龙头，尽快编制“数字水利”发展规划及“数字水利”建设项目建议书。 http://www.paper51.com 小结：先说明数据采集对当今水利行业的重要性，然后再把数字信息化采集在水利行业的重要性加入进去，最后分析目前我国的水利行业对信息化建设的迫切要求的现状，更体现出有一套完善的水利行业信息化建设特别是信息化数据采集的重要性。 http://www.paper51.com 3 需求分析3.1 需求调研 http://www.paper51.com 假设以某某水利部门为例。该水利部门是一个大型的水电站，同时还有很多下属的小水电站，这些水电站承担着这个地区的灾情预报，关系着整个地区广大人民的切身利益，是人民生活中不可缺少的重要组成部分。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
下面简单地介绍一下该水利部门的现状：（下图是该水利部门的各个组成部门,一些系统未涉及的部门没有包括在内） 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
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图3-1 水利部门组成略图 http://www.paper51.com 这个水利部门的工作主要是由各个水电站负责水情、雨量数据信息的采集，随时关注数据信息的更新和当前数据最新数据的分析、处理，做到确保对数据采集、分析、整理、精确度方面更高质量的要求。 copyright paper51.com 3.2 组织结构的分析 内容来自www.paper51.com 下图是水电站需完成任务组成结构： http://www.paper51.com 内容来自www.paper51.com 图3-2 水电站组织图 http://www.paper51.com
3.3 系统功能特点 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 分为以下几个方面： copyright paper51.com l 采用485总线可同时支持两路水位信号（或其他信号）的采集，每路信号可单独控制 copyright paper51.com l 可支持雨量信号的采集 copyright paper51.com l 采用12×4大屏幕中文液晶显示屏，中文菜单，独特背光设计，直观易读，操着方便 paper51.com l 可就地和远程修正/设置水位－流量对应关系、起始高程、采数间隔、北京时间等，并可显示包括电池电压在内的上述各种参数 内容来自www.paper51.com l 市电(或太阳能)和蓄电池双备份供电功能。低功耗设计，无市电时6V12AH蓄电池可用3个月以上，休眠时工作电流可降至1mA以下 copyright paper51.com
l 对系统的运行故障(如传感器损坏)能自动向中心站和管理人员报警 copyright paper51.com l 可存储一年以上的水情或雨量数据。并具有掉电保护功能 内容来自www.paper51.com
l 具有1路报警输出接口 内容来自www.paper51.com
l 采用uC/OS-II操作系统证 paper51.com
l 采用64K的I2C存储器，增加了数据的安全性金 内容来自www.paper51.com l 大部分元件改用贴片元件，增加了系统的可靠性，降低了生产成本 内容来自www.paper51.com 3.4 开发运行环境 copyright paper51.com
开发此系统电脑所需的基本软、硬件环境为： 内容来自www.paper51.com l Windows9X、 Windows2000 或WindowsNT/2003/XP http://www.paper51.com l Protel99 copyright paper51.com l Pentium100及以上档次的IBM PC及其兼容机 内容来自www.paper51.com
l 128M以上内存 copyright paper51.com
l 5000M以上可用硬盘空间 内容来自www.paper51.com
l 高密软盘驱动器 copyright paper51.com
l VGA显示器 copyright paper51.com
此系统在WindowsXP操作系统下，以中文版(汉化版) Protel99为开发工具，进行电子电路设计、原理图设计和PCB的生成。 copyright paper51.com 3.5 新数据采集系统设计加防雷特性 http://www.paper51.com 为适应野外环境，特别是雷电产生的大磁场，对于一些元气件容易产生损坏，我们加入了防雷电路（即三级保护电路）。可以有效防止雷电带来的影响。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
小结：以一个水利部门为分析对象，确定该部门的组织结构和系统功能特点后，拟确定数据采集系统应该具备的功能，以确定系统的主要模块，也简单介绍了该系统的开发环境和运行条件。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 4 系统设计 copyright paper51.com 4.1Protel99简介 copyright paper51.com 4.1.1 Protel99的组成 copyright paper51.com
原理图设计系统 http://www.paper51.com
印刷电路板设计系统 paper51.com 信号模拟仿真系统 copyright paper51.com 可编程逻辑设计系统 内容来自www.paper51.com Protel99内置编辑器 copyright paper51.com |