摘 要

我国总体的水资源虽然很丰富，但是人均水资源却非常稀缺，水不仅是孕育生命的基本物质，更是人类生产发展必不可少的重要自然资源。但是随着经济的发展，各种规模的工厂新建而起，对水资源的需求也像蒸蒸日上的经济一样快速增长，这让本就稀缺的水资源变得更加稀缺。因此，运用科学来科学地监测与管理水资源取用水，对于人类现在和将来的发展都俱有非凡的意义。

本文构思了一个水资源取用水远程监测系统，但是主要设计其终端通信系统。同时本文还分析了水资源取用水监测终端通信系统的进展状况。依据设计原则，GPRS组网方式选择了VPN专网接入的传输方式。然后分析与设计监测水量的终端设备，具体包括GPRS模块MC39i型号的分析、概述、设计。系统还分析和设定了GPRS传输协议，包括GPRS网络传输原理、Modbus通信协议、通信报文帧、传输协议TCP协议的结构。

总体方案为“终端—网络—中心”的模式实现了多个监测点的实时监测，将管理效率和信息化管理水平提升到了另一个高度。

关键词：水资源管理，监测终端，GPRS，Modbus

Abstract

Although the overall water resources of our country are very rich, but the per capita water resources are very scarce, water is not only the basic substance of life, but also an important natural resource for the development of human production. But with the economic development, a variety of scale of the new plant, the demand for water resources, as well as the rapid growth of the economy, which makes the scarcity of water resources become more scarce. Therefore, using science to monitor and manage water resources scientifically is of great significance to the development of human beings and the future.

In this paper, we design a remote monitoring system for water resources, but the main design of the terminal communication system. At the same time, the paper also analyses the development status of the monitoring terminal communication system of water resources. According to the design principle, the choice of GPRS network transmission VPN network access. Then the analysis and design of the water quantity of the terminal equipment, including the GPRS module MC39i model analysis, overview, design. The system also analyzes and sets the GPRS transmission protocol, including the GPRS network transmission principle, the Modbus communication protocol, the communication message frame, the transmission protocol TCP protocol's structure.

Overall program for the "terminal - Network - center" mode to achieve the real-time monitoring of multiple monitoring points, the management efficiency and information management to another level.

Keywords: water resources management, monitoring terminal, GPRS, Modbus

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2设计研究的目的和意义 1

1.3设计的基本内容以及技术方案 2

第2章 设计方案 3

2.1设计要求 3

2.2总体结构设计 3

2.3 GPRS的组网方式 4

2.4 监测终端整体概述 5

2.5 GPRS模块选择 6

2.5.1 模块的选择原则 6

2.5.2 MC39i模块的结构特点 7

2.5.3 MC39i的接口组成 7

第3章 GPRS传输协议设计 10

3.1 基于GPRS的TCP协议 10

3.2 GPRS数据传输过程 11

3.3 GPRS模块的通信软件设计 12

3.3.1 AT指令及初始化 12

3.3.2 PPP协议的实现 13

3.4通信报文帧的设计 14

3.5 Modbus通信协议 14

3.5.1 Modbus概述 14

3.5.2 Modbus帧结构 16

第4章 应用层协议设计 18

4.1 TCP协议的应用 18

4.2 应用层协议设计 20

第5章 Modbus通信接口设计 22

5.1 主程序设计 22

5.2串口中断处理设计 23

5.3 CRC计算及校验设计 24

5.4数据帧处理模块 25

第6章 总结与展望 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1选题背景

水是人类赖以生存的根本，是所有生灵生存的基本物质，也是所有工农 业生产的重要原料。在本 世纪初 ，随着 工 农业技 术的快速发展，我国人口的快速增长，水资源 的消耗逐年加剧，我国的人均用水量也逐年加剧。加之水资 源的浪费也在加剧，水环境的污染，水环境的不断恶化， 水资源的一系列相关问题已成为全世界共同关注的热 点。

我国总体的水资源虽然很丰富，但是人均水资源却非常稀缺，水不仅是孕育生命的基本物质，更是人类生产发展必不可少的重要自然资源。但是随着经济的发展，各种规模的工厂新建而起，对水资源的需求也像蒸蒸日上的经济一样快速增长，这让本就稀缺的水资源变得更加稀缺。因此，运用科学来科学地监测与管理水资源取用水，对于人类现在和将来的发展都俱有非凡的意义。