水文信息数传终端

技术领域

本实用新型涉及一种水文信息传输终端，具体地说，本实用新型涉及一种 可实现动态交互式水文信息采集、水文信息报文自动编译、智能化判断校验、 传输的水文信息数传设备。

背景技术

目前，各地水文、气象中心收集各地县、市、区水文情报的方法主要有两 种：一种是各水文观测站通过固定电话，以语音方式发送水文信息。这种水文 信息传输方法的优点是：由于采用固定电话网，通过语音方式进行报文的传输， 所以，对各观测站以及水情观测信息员的要求较低，适合当前测站的实际情况。 但是，其缺点是：由于只能以语音方式发送，错码率较高，很难实现水情信息 的及时、准确地传输。另外，在各地方水文、气象局还需要配备专职人员，将 电话接收到的水文信息，按照水利部2005年颁发实施的《水情信息编码标准》 人工编译成标准的水文信息报文编码，再传输给上一级水文气象局。费时、费 力、效率低。

另一种方法是：通过一种水文信息传输设备传输水文信息。这种水文信息 传输设备的最大缺点是：要求操作人员必须经过专业的培训，熟练地掌握水利 部2005年颁发实施的《水情信息编码标准》，才能够使用上述的水文信息传 输设备输入当天的水文信息报文，利用该水文信息传输设备传输观测到的水文 信息。由于我国地域辽阔，各地方的水情报汛人员文化水平参差不齐，所以， 很难做到每个水文信息观测员都能熟练地掌握报文编写规则，编写水文信息报 文，利用上述水文信息传输设备传输水文信息，故，该水文信息传输设备适用 范围比较窄。另外，该水文信息传输设备报文传输方式单一；不具有菜单交互 功能、操作烦琐，对操作人员的文化水平要求较高；不具有报文格式、报文要 素编码检查功能，报文编码错误率较高。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的主要目的是提供一种操作简单、无需掌握水 利部2005年颁发的《水情信息编码标准》只要按照中文提示菜单录入水文信 息即可自动生成标准的水文信息报文的水文信息数传终端。

本实用新型的另一目的是提供一种具有多种通讯传输方式、多种报文录入 方式及三重报文校验功能的水文信息数传终端。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种水文信息数传终端， 它包括壳体、安装有语音通话用麦克风和扬声器地手柄；在壳体上安装有用于 显示各种提示信息的显示器和用于录入水文信息的键盘；在壳体的侧面设有电 话线插孔；其特征在于：

在壳体内还安装有可实现水文信息报文自动编译、校正、传输的控制电路 板；

该控制电路由微处理器、电话语音通话电路、存储器、RE232接口电路、 无线通讯模块构成；

微处理器芯片的一组I/O口与键盘输出端相连，接收操作人员通过键盘录 入的水文信息、观测值、操作指令；微处理器芯片的音频数据输入/输出管脚 与电话语音通过电路的音频数据输入/输出管脚相连，接收操作人员通过固定 电话传输的水文信息；

微处理器芯片的另一组I/O口与显示器的数据输入端相连，显示各种提示 信息；微处理器芯片的数据输入/输出管脚与RS232芯片的数据输入/输出管脚 相连，RS232芯片的一组数据输出/输入管脚与无线通讯模块的数据输入/输出 管脚相连；同时，RS232芯片的另一组数据输入/输出管脚与壳体表面的数据传 输接口相连，使本实用新型水文信息数传终端能够通过该接口与其他外部设 备；使该水文信息数传终端通过有线的方式或/和无线的方式与接收中心配备 的通讯服务器构成一个数据通讯平台，传输水文信息报文。

经过大量的实验证明，本实用新型水文信息数传终端及数传方法具有以下 特点：

1、信息传输方便、灵活、快捷。

本信息数传终端具有有线传输(稳定的DTMF方式或高速的FSK方式)、 无线传输(GSM/GPRS/CDMA方式)和有线无线混合通信方式。

2、交互式的中文拟报操作方式，操作简单。

拟报过程采用全中文菜单提示方式，提示操作人员输入水文信息，且数传 终端可自动生成信息报文，不需要掌握水利部2005年颁发实施的《水情信息 编码标准》，只需要录入观测值即可，操作简单，基本杜绝漏报、错报情况。

3、具有三重数据校验功能，确保信息拟报、传输正确率达到100％。

录入时报文编码校验、传输时奇偶校验、接收时报文编码校验，动态译电， 方便检查，实现智能化判断，杜绝错报信息。

4、接收转发系统可对接收报文实时校验，发现错误自动反馈到终端，减 少错报率。

5、水情信息接收系统，负责对数传终端发送的信息的实时接收、处理、 转发与管理，分中心可以对数传终端机进行远程操作，尤其是报文编辑菜单设 置灵活，根据用户的需要远程操作。

附图说明

图1为本实用新型水文信息数传终端外形结构示意图；

图2为本实用新型水文信息数传终端控制电路原理框图；

图3-1为本实用新型水文信息数传终端控制电路微处理器各管脚具体连接 电路图；

图3-2为本实用新型水文信息数传终端控制电路中键盘电路、存储器具体 连接电路图；

图3-3为本实用新型水文信息数传终端控制电路中电话语音通话电路具体 电路图；

图3-4为本实用新型水文信息数传终端控制电路中电话语音通话电路与微 处理器连接电路图；

图4为本实用新型水文信息数传终端应用连接关系图；

图5为本实用新型水文信息数传终端控制模块结构示意图；

图6-1～图6-4为本实用新型水文信息数传操作菜单示例；

图7为本实用新型操作控制模块拟报文时控制流程图；

图8为本实用新型操作控制模块接收报文时控制流程图；

图9为本实用新型拟报控制流程图；

图10-1～图10-5为本实用新型拟报菜单示意图；

图11为本实用新型报文发送流程图；

图12为本实用新型报文接收流程图；

图13为本实用新型译报处理流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的水文信息数传终端由壳体1、安装有语音 通话用麦克风和扬声器的手柄2以及安装在壳体内的可实现水文信息报文自动 编码、校正、传输的控制电路板构成。在所述壳体上安装有用于显示各种提示 信息的显示器3，用于录入水文信息的键盘4，在壳体的侧面设有电话线插孔、 与外部设备相连的接口，如串口、USB接口。

本实用新型的核心是安装在壳体内的可实现水文信息报文自动编码、校 正、传输的控制电路，图2为该控制电路原理框图。如图所示，该控制电路由 微处理器、电话语音通话电路、存储器、RE232接口电路、无线通讯模块构成。 微处理器芯片的一组I/O口与键盘输出端相连，接收操作人员通过键盘录入的 水文信息、观测值、操作指令。微处理器芯片的音频数据输入/输出管脚(INN2、 INP2管脚)与电话语音通过电路的音频数据输入/输出管脚(R、T)相连，接 收操作人员通过固定电话传输的水文信息。微处理器芯片的另一组I/O口与显 示器的数据输入端相连，显示各种提示信息，实现与操作人员之间的交互式水 文信息的录入。微处理器芯片的数据输入/输出管脚P4.0、P4.1与RS232芯片 的数据输入/输出管脚RIN、ROUT相连，RS232芯片的数据输出/输入管脚与无 线通讯模块的数据输入/输出管脚相连；同时，RS232芯片的另一组数据输入/ 输出管脚与壳体表面的接口相连，使本实用新型水文信息数传终端能够通过该 接口与其他外部设备(如PC机)相连，实现如图4所示，本实用新型可以通 过有线的方式(公共电话网络PSTN)或无线的方式(GSM/GPRS/CDMA)与 接收中心配备的通讯服务器构成一个数据通讯平台，传输水文信息报文。微处 理器的又一组I/O口与存储器芯片的数据输入/输出管脚相连，存储录入的水文 信息数据和水文信息报文编码。

图3-1～图3-4为本实用新型水文信息数传终端实施例控制电路具体电路 图，其中，图3-1为控制电路中微处理器各管脚具体连接电路图，图3-2为控 制电路中键盘电路、存储器具体连接电路图，图3-3为控制电路中电话语音通 话电路具体电路图，图3-4为控制电路中电话语音通话电路与微处理器连接电 路图。如图3-1所示，在该实施例中，本实用新型水文信息数传终端控制电路 采用Winbond公司开发的W925E/C240A芯片作为微处理器。该微处理器是一 款8位的高度集成化的微控制器，工作电压2.2-5.5V，双晶振工作模式(3.58MHz 和32.768kHz)，共100个引脚，采用QFP封装。其内部资源丰富，有256K 字节E2PROM，8K字节片上RAM(用MOVX访问)，5组I/O口，11个中 断源，1个13/14位分频器，1个比较器，1个看门狗和2个13/16位定时器， 还有65个特殊功能寄存器(SFR)用来控制实现芯片的各项功能。另外，该微 处理器还集成有电源语音功能，可直接与电源语音通话电路相连，其CID功能 模块(来电显示功能模块)符合Bell202标准和ITU-T V.23标准，这样无需设 计专门的电路来提供DTMF和FSK信号物理通道就可以实现短信息发送和接 收以及电话的通话功能，大大节省了设计成本。

为了保证水文数传终端在断电时，不会丢失已经收发的报文，如图3-2所 示，本实施例采用Negaewin公司生产的Flash存储器。同时考虑到需要保存报 文的数量，采用了具有1Mbit存储空间的型号为MM36SB010的存储器。

另外，由于报文的信息量较大，所以本实用新型具体实施例中采用的是5 行10列的大液晶显示屏，显示中文提示菜单、录入的水文信息以及与中文水 文信息相对应的报文编码。在标准的数字按键以外，为了实现报文的快速录入、 功能选择，增加了15个特殊的按键。

为了对水文信息数传终端进行扩展，提供了标准的RS232接口，可以和计 算机连接。当测站配备有计算机时，可以通过本终端，接入到水文信息系统， 提供更加强大的报文功能。同时，还可以通过连接无线通讯模块(如GSM模 块、CDMA模块)，通过无线网络接发报文，在固网传输出现故障时，也可以 及时发送水情信息。由于RS232接口电路为典型电路，故在此没有提供具体电 路图。

图3-3为电话语音通话电路，该电路也是一常用的标准语音电路，图3-4 表示的是该电话语音通话电路与微处理器之间的电路连接关系。

本实用新型水文信息数传终端供电采用交流电和直流电互为备份方式供 电，有效地解决偏僻农村供电困难时报文发送问题。在硬件系统上，在电话语 音通话电路的信号输入端还采取了雷电浪涌防护技术，增加本实用新型水文信 息数传终端的避雷功能。

为了使本实用新型水文信息数传终端可以广泛地应用于各基层水文观测 站，使其操作更简单，满足操作人员无需学习繁琐的编写标准水文信息报文的 规则，就可直接按照提示录入水文信息，自动生成一条标准的水情信息报文； 同时在录入、传输、接收过程中，通过三级校验机制，使报文的传输错误率降 低为0；在报文编辑完成后，还可以提供实时译报功能，降低人为造成的错报 发生率，如图5所示，本实用新型在水文信息数传终端微处理器中存储有五个 控制模块：操作控制模块、拟报控制模块、传输控制模块、译报控制模块和电 话控制模块。

其中，操作控制模块是本实用新型水文信息数传终端的核心控制模块，它 负责各模块之间的交互和控制。用户可以通过菜单，选择需要的功能(如图6-1～ 图6-4)，操作控制模块负责根据选择的菜单，启动相应的处理模块；同时监 控来电信息也是控制模块的一项主要功能，根据来电号码，判断是否为中心连 接，从而决定启动电话控制模块，还是启动传输控制模块。用户通过选择菜单 可以启动译报模块和拟报模块。

操作控制模块实时检测键盘事件和PSTN网的呼叫信号。待机状态下，接 收到[拟报]键按下事件后，启动拟报控制模块，接收到其他按键信息时，启动 电话控制模块。当检测到信息中心的来电时，启动传输控制模块。具体流程：

如图7所示，在待机状态下，如果[拟报]键被按下，则启动拟报控制模块； 如果是其他标准数字按键，则启动电话控制模块。当终端处于某种工作状态时， 控制模块把该按键事件的控制权，转交到当前工作模块中。

微处理器对DTMF和FSK信号进行解码，翻译成二进制信息码，主控模 块根据系统时钟，实时从微控制器接收信息码。如图8所示，当本实用新型水 文信息数传终端处于待机状态时，操作控制模块会等待呼叫方的来电号码，如 果该号码是接收中心的号码时，会启动传输控制模块，否则会启动电话控制模 块。当传输控制模块处于工作中时，控制模块会把信息的处理权，转交给传输 控制模块。

拟报控制模块提供了报文的交互拟报功能，负责采集水情信息，并编码成 报文格式。根据水情规则，控制信息的采集顺序，同时结合具体观测结果，实 现交互流程的控制。当整条报文编辑完成后，启动译报控制模块，对输入的观 测值进行验证，也可以启动报文传输控制模块，把信息传输到信息中心。

如图6-1所示，本实用新型共提供了三种水文信息拟报方式供操作人员选 择：按照菜单提示拟报水文信息、按照终端中已存储的例文格式拟报水文信息、 手工直接输入水文信息报文。

下面以按照菜单提示拟报水文信息为例，说明拟报过程，具体流程如图9 所示：

1、首先，根据用户选择的报文规则的索引信息，从闪存中把拟报控制信 息导入到内存中。

2、显示规则中的提示信息，如提示输入观测站点编码(图10-1)、观测 时间(图10-2)、日降水量(图10-3)等，用户录入观测值后，根据报文编码 规则中的属性描述，对输入值进行检查(即第一次校验)，如果不符合属性要 求，则拒绝接受该次输入；在规则控制信息中，可以定义条件跳转控制模块， 当用户输入的观测值，满足跳转条件时，交互的流程可以重定位到规则中的指 定位置，从而实现交互流程的控制，简化规则的定义。

3、当输入的观测值合法时，根据报文编码规则中的编码索引，从数据字 典中，读取与输入的水情要素(水文信息)相对应的编码，自动组合成水文信 息报文的一部分。

4、当用户按下[结束]键时，把已经组合好的各报文片段，进行组合，同时 加上报文的开始信息和结束信息，组成一条完整的报文。

当一条完整的报文编译好后，本实用新型水文信息数传终端会把拟好的报 文，完整地显示出来，如图10-5所示供用户的校验。此时用户可以选择启动 译报模块，对报文进行反编译(如图10-4所示)，确认信息是否正确，也可 以直接选择启动传输控制模块，把报文传输到信息中心。

用户在拟报过程中，不需要输入任何报文编码，只需要按照提示，录入实 际的观测值就能够进行拟报，这是本实用新型的主要创新点之一。

传输控制模块负责控制本实用新型水文信息数传终端和水文接收中心之 间的报文传输、接收控制指令。在发送报文时，要对发送的报文进行三重校验， 以保证拟报和传输过程中，不出现错报情况。在接收水文中心发送的数据包时， 同样也要进行校验，以确保接收的数据包的正确性。

三重校验包括：

1、录入时，首先，检查操作人员录入的中文水文信息是否正确(合法)， 然后，根据数据字典检查水文信息数传终端自动翻译形成的报文要素与操作者 录入的中文水文信息是否相对应，检测报文是否正确，以保证报文编码正确。

由于在数传终端中，固化了数据字典，在数据字典中包括了所有报文元素 的信息，所以，可以根据数据字典，对报文中的所有要素编码与中文输入信息 之间的一致性进行检查，确保报文编码内容的正确性。

另外，在数传终端中还固化了报文编码规则，所以，根据各要素的特性， 可以对操作人员录入的信息、观测值，进行合法性检查，在报文最初的编辑阶 段，最大程度地减少人为的错报发生。

2、传输时，对被传输的报文进行奇偶校验。

每个报文编码数据包都在最后设定一个校验和。

报文信息数据格式如下：

同步引导串：同步引导串由两部分组成，第一部分由一组80个连续的”0” 和”1”的交替位组成，第二部分是同步结束串，由20个连续的“1”组成。 读到至少50个”0”和”1”的交替位以及10个“1”后，可认为同步建立。

信息类型：指明信息内容的类型

信息长度：信息长度指的是信息序列号和消息层信息内容的字节数之和

信息序列号：信息序列号可唯一标识一个数据包。

信息内容：包含报文内容和其他辅助信息

校验和：用于数据传送过程的侦错。取值：数据包中除同步引导串之外的 所有字节的和，按256取模，再取补，得到的值。

例如，如果计算的校验和为“1”表示错误，为“0”表示正确。

3、水文中心接收到报文后对其再进行校验

报文在传送到各水文中心后，中心计算机，首先对报文格式以及各要素进 行全面的检查，确保报文内容的合法化。

同时，根据各测站的界限值数据，对提交的数值进行检查，当接收到异常 数据时，拒绝接收该报文。以保证报文的正确性。

如图11所示，水文信息报文发送具体流程如下：

1、首先从待发报文存储区中，把报文读取到内存中。

2、根据数据字典，检查编译后的报文与操作者输入的水文信息是否相对 应，检测报文是否正确，校验通过后，执行以下步骤；检验出错误后，进行错 误提示，读取下一条待发送报文；

3、根据信息的长度，决定是否要分成多个数据包进行传输；设定报文数 据传输包的传输奇偶校验位。

把信息内容封装到一个或多个数据包中，数据包中包含信息的长度、索引 等信息，同时在数据包的最后一个字节存储校验码。

4、与水文接收中心建立连接，把数据包传输送到中心，然后等待中心反 馈的数据包接收结果信息，如果正常接收，则传送下一个数据包，如果传输错 误，则重复发送刚才的数据包，最多重复三次，如果全部失败，则终止本次传 输，显示错误信息。

5、水文接收中心接收到报文后，再次根据数据字典检查报文是否正确、 完整，如果报文完整、正确，则返回接收正常的信息，否则，返回接收错误的 信息。

6、结束水文信息数传终端与水文接收中心的连接，显示报文发送情况。

当本实用新型水文信息数传终端接收水文中心发送的数据包时，同样也要 检查接收的数据包是否完整、正确，具体流程如图12所示：

1、接收水文中心发送的数据包(信息包)；

2、计算数据包的校验值，判断是否和校验位相同；

3、如果相同，则向中心反馈成功信息，如果校验位错误，则反馈失败信 息，要求重新发送。

4、当需要后续的数据包时，则等待中心的下一个数据包。当整条报文的 数据包全部接收完成后，把各数据包中的报文进行组合生成报文，保存到接收 报文存储区中。

用户通过打开收件箱，查看已经接收到的报文，同时可以启动译报控制模 块，对报文进行翻译，查看具体的水情信息。

译报控制模块根据数据字典对报文进行翻译，即根据水情要素的编码，在 数据字典中查水情要素的中文描述，把报文中包含的信息，以中文的方式， 显示到画面中如图10-4所示，供用户确认。

具体流程如图13所示：

1、首先根据用户指定的，需要翻译的报文存储区域，以及报文的索引信 息。从闪存中把报文内容倒入内存。

2、从报文中，分解出每一对信息编码和观测数值。

3、根据数字字典，查出每一信息编码对应的中文信息；

4、显示每一条水文信息对应的中文信息和观测值。

本实用新型电话控制模块主要是控制话机的基本操作，如接听/、 话机基本功能的设定、来电/去电查询等。

由于本数传终端可以通过计算机、网络与水文中心进行联网，所以，在开 始使用终端时，可以从水文中心一次性下载需要使用的拟报规则；通过升级拟 报规则，实现水文信息的动态交互拟报；还可以轻易的把雨情报文终端，调整 为河道或水库用的报文终端。由于终端中固化了所有的水情编码，所以可以根 据实际需要，组合任意水情元素，真正意义上做到一机多用。