來源：單片機及嵌入式系統(tǒng)應用 作者：四零四科技股份有限公司

    隨著科學技術的發(fā)展，人們不斷把目光投向水利綜合自動化的實現(xiàn)，這一新課題已得到廣泛的研究，少部分水庫綜合自動化經(jīng)過多年的研究和實踐，其可靠性、靈活性、快速性已得到一致的認可。我國的中小型水庫多數(shù)分布在山區(qū)，并且絕大多數(shù)是土石壩，大壩失事的原因很多，涉及范圍也很廣，所以對大壩實現(xiàn)自動化已成為必然的要求。

    1 選擇uc7420的原因

    首先，從水庫的環(huán)境出發(fā)，由于大壩的環(huán)境復雜性，山區(qū)的供電設施比較落后，每逢雷雨天氣，供電經(jīng)常中斷，還有大雪的天氣也不例外，加上我國近幾年都有電力供應緊張的時段，對一些邊遠山區(qū)進行限電也時有發(fā)生。所以大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)因缺“糧”就失去了它應有的活力。

    其次，從uc7420的功能來說，moxa uc一7420采用intellxp-422 xscak cpu，這款處理器是專門為網(wǎng)絡應用而設計的，所以它非常適合處理網(wǎng)絡傳輸。系統(tǒng)整體消耗電源非常低，只有12 w，uc74120已經(jīng)預裝linux，這意味著用戶在開發(fā)上可以省出大量的時間和精力，而不必再費力的選擇操作系統(tǒng)�？傊�，路由器的制造者可以用uc7420作為平臺很快的開發(fā)出路由應用。另一個重點是安全，特別是當路由器把數(shù)據(jù)包從internet轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部局域網(wǎng)時。為了解決這個問題，uc7420支持用ip tabie來架設防火墻，還有openssl、openvpn、openssh和ipsec。此外，硬件加密為更安全的通信打下良好的基礎。uc74120帶有2個支持pppoe的網(wǎng)口，自帶的rs232口可以對uc7420進行遠程配置和當網(wǎng)絡斷掉時可以通過它進行配置和監(jiān)視。uc7420主要的功能之一就是可編程性，可以用c語言來編寫特制的機器操作程序。例如，uc可以編程用于監(jiān)測采集水庫的各種重要數(shù)據(jù)。另外，uc7420的無風扇、無硬盤設計，可提供更長的不間斷工作時間，cf卡插槽可以擴展到干兆級存儲空間，可編程能力給用戶提供無限可能。

    2 uc7420在大壩安全監(jiān)測中的具體應用

    2.1 大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的簡介

    大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩部分：一是監(jiān)控系統(tǒng)，二是管理系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)包括：自動數(shù)據(jù)采集、離線分析、參數(shù)設置、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)查詢等。管理系統(tǒng)主要包括：查詢分析、二次處理、防洪調(diào)度、水情預報和報表輸出等。uc7420在大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中主要是取代了監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，其所采集的數(shù)據(jù)主要有：大壩測壓管水位、壩體滲流量、庫水位、雨量、大壩溫度等。

    大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)要求其反映出大壩現(xiàn)狀情況。為確保數(shù)據(jù)采集不會因為停電，而使pc不能采集數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)丟失)，失去監(jiān)測功能，利用uc7420嵌入式計算機，單獨蓄電池供電，即使現(xiàn)場因故停電，uc7420數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)也依然可以發(fā)揮它本有的功能，并且讓采集回來的數(shù)據(jù)暫時存放在uc7420上，待pc機取數(shù)。

    2.2系統(tǒng)總體結構圖

    下面以江西分宜縣彰湖水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)為例，來說明uc在大壩安全監(jiān)測中的具體應用，水庫有主壩與副壩，結構如圖l所示。

    圖1中，離線管理機通過coml發(fā)送取數(shù)據(jù)指令到uc7420(主壩)，當uc7420收到取數(shù)據(jù)指令時，立即將存放在自身的數(shù)據(jù)全部發(fā)送到離線管理機，并清除保存在自身的全部數(shù)據(jù)；同時，通過com2發(fā)送同樣的取數(shù)據(jù)指令到另一uc7420(副壩)，當副壩uc7420收到取數(shù)據(jù)指令，也完成與主壩uc7420同樣的操作。由于副壩距離水庫控制室較遠(1 km外)，所以com2經(jīng)電臺與副壩的uc7420實現(xiàn)指令傳送和數(shù)據(jù)傳送。由于uc7420在整個大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中是一個獨立的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，結合圖1的結構，下面深入說明uc7420中的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。

    圖1下半部分是uc7420數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)結構。首先，uc7420定時發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令，由研華模塊adam4520將其rs232信號轉(zhuǎn)變成rs485信號。由于考慮到系統(tǒng)的節(jié)能與設備壽命問題，rs485信號再經(jīng)研華的ad—am4050繼電器模塊來控制其他的電源與信號。系統(tǒng)工作時，先讓uc發(fā)送繼電器吸合指令，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令。具體流程如圖2所示。

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