畢業(yè)設(shè)計(jì)論文開題報(bào)告大型儲(chǔ)水罐多點(diǎn)水位遙測與控制系統(tǒng)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告姓名趙焱光專業(yè)班電氣工程0302班系別自動(dòng)化系指導(dǎo)教師胡紅明同組姓名課題名稱大型儲(chǔ)水罐多點(diǎn)水位遙測與控制系統(tǒng)課題意義：隨著我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，水文的預(yù)報(bào)和水資源的管理在國民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要；水文遙測系統(tǒng)為水利部門提供大量的水文數(shù)據(jù)，在洪水預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮了重要的作用。隨著信息技術(shù)和測控技術(shù)的發(fā)展，水文遙測系統(tǒng)越來越完善，同時(shí)單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于水文的遙測系統(tǒng)中，如測站、控制站、中心站等。測站數(shù)據(jù)可靠的傳輸和系統(tǒng)的功耗，決定了遙測系統(tǒng)的功能。課題任務(wù)：在比較幾種常用的數(shù)據(jù)通信方式基礎(chǔ)上，分析gsm短消息通訊方式的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)大型儲(chǔ)水罐多點(diǎn)水位遙測與控制系統(tǒng)，論述g

2、sm短消息通信過程和數(shù)據(jù)的有效識(shí)別。綜合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)對(duì)大型儲(chǔ)水罐多點(diǎn)水位遙測與控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下： 多點(diǎn)水位測量原理； 遙測方式的選擇； 單片機(jī)與plc機(jī)在多點(diǎn)水位測量中的應(yīng)用。 多點(diǎn)水位測量內(nèi)容及原理 水位測量內(nèi)容研究應(yīng)用單片機(jī)、plc機(jī)與現(xiàn)代通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型儲(chǔ)水罐多點(diǎn)水位遙測與控制。其原理是大型儲(chǔ)水罐的監(jiān)測系統(tǒng)通過對(duì)水位的監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)通過發(fā)射站（無線通信方式）反饋給微機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)通過取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理并將處理的結(jié)果通過無線通訊方式發(fā)送給水位監(jiān)控系統(tǒng)（用戶端），用戶端根據(jù)需要將預(yù)處理程序發(fā)送給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型儲(chǔ)水罐的監(jiān)測與控制。 水位測量的原理根據(jù)水中某點(diǎn)的壓

3、力與水深成正比的原理（p=gh/s），將壓力傳感器放入水下一定深度，其輸出的電壓信號(hào)反映了傳感器以上的水柱高度。電壓信號(hào)經(jīng)防水電纜傳輸給測量儀，由測量儀器計(jì)算出水柱高度并儲(chǔ)存。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)利用手機(jī)模塊的短消息功能發(fā)送給檢控中心的手機(jī)模塊。微機(jī)通過串行口讀取手機(jī)模塊的短消息，實(shí)現(xiàn)永久保存，并可打印水位報(bào)表和曲線。 遙測原理與作用將對(duì)象參量的近距離測量值傳輸至遠(yuǎn)距離的測量站來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量的技術(shù)。遙測是利用傳感技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的一門綜合性技術(shù)。遙測主要用于集中檢測分散的或難以接近的被測對(duì)象，如被測對(duì)象距離遙遠(yuǎn)，所處環(huán)境惡劣，或處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。遙測在國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究和軍事技術(shù)等方面得到廣

4、泛應(yīng)用。利用遙測可以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測，提高自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，提高調(diào)度質(zhì)量。遙測為科學(xué)研究提供了一種重要的測試手段，使原來難以進(jìn)行實(shí)測的研究項(xiàng)目，取得重要的動(dòng)態(tài)性能數(shù)據(jù)。實(shí)際遙測系統(tǒng)包括有傳感器、通信設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。傳感技術(shù)和信號(hào)傳輸技術(shù)是遙測的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。傳感器的精度、響應(yīng)速度和可靠性以及通信系統(tǒng)的傳輸速度和抗干擾能力等決定了遙測系統(tǒng)的性能?，F(xiàn)代遙測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用高精度的傳感器、數(shù)字通信和電子計(jì)算機(jī)等先進(jìn)設(shè)備。最先進(jìn)的遙測系統(tǒng)則是航空航天遙測系統(tǒng)。遙測系統(tǒng)也可以看作是一類特殊的通信系統(tǒng)。因此遙測常按信號(hào)傳輸方式來進(jìn)行分類。如有線遙測和無線遙測，時(shí)分遙測和頻分遙測，模擬遙

5、測和數(shù)字遙測，實(shí)時(shí)遙測和循環(huán)遙測等。 遙測方法的選擇 通信方式的選擇經(jīng)過查閱資料顯示，測站功耗很低，一般采用無線通訊方式就能滿足水文遙測要求。同時(shí)無線信道可以使遙測子站方便地移動(dòng)，給站點(diǎn)的選擇帶來很大的方便。有線信道和無線信道相比傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量較好，但應(yīng)用受到了一定的限制。無線信道在采取相應(yīng)的技術(shù)措施后，數(shù)據(jù)通信質(zhì)量完全可以滿足要求。但為了滿足各種場合、各種要求的需要，可以考慮采用有線和無線并用的方法。在有條件的地區(qū)，使用有線傳輸仍是優(yōu)選方案。可見，此次實(shí)驗(yàn)采用無線通訊方式為優(yōu)選方案。 無線通訊方式的選擇通過資料的考證，在眾多的遙測技術(shù)中如：短波、微波、衛(wèi)星、gsm等技術(shù)中，考慮經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性

6、，在此次實(shí)驗(yàn)用選用gsm系統(tǒng)進(jìn)行遙測。gsm的優(yōu)點(diǎn)在于該系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中最成熟、最完善、應(yīng)用最廣的一種系統(tǒng)，其覆蓋范圍大，安裝方便，無需用戶進(jìn)行通訊平臺(tái)投資，運(yùn)行費(fèi)用低。gsm每條短信息可傳輸160個(gè)字節(jié)，按數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，一次可以傳輸3個(gè)多月的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，完全可以滿足水位數(shù)據(jù)的發(fā)送要求。 系統(tǒng)的構(gòu)成 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括：儲(chǔ)水罐，檢測系統(tǒng)，收發(fā)系統(tǒng)，中心站，控制系統(tǒng)。原理圖如下圖1所示。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 系統(tǒng)的檢測與控制流程監(jiān)測系統(tǒng)通過對(duì)水位的監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)通過發(fā)射站反饋給微機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)通過取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理并將處理的結(jié)果通過無線通訊（gsm）方式

7、發(fā)送給中心站，中心站根據(jù)需要將預(yù)處理程序發(fā)送給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型儲(chǔ)水罐的監(jiān)測與控制，原理圖如圖2。圖2 系統(tǒng)檢測與控制流程圖 中心站中心站的功能：中心站由個(gè)人計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)接收器組成，中心站負(fù)責(zé)接收測站傳送過來的數(shù)據(jù)并提供實(shí)時(shí)顯示、系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警顯示、報(bào)表和安全維護(hù)共7個(gè)模塊組成。中心站數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)：采用siemens tc35t tc35it gsm modem（西門子）作為連接電腦用戶的無線通訊媒介。蜂窩通信引擎tc35it終端是siemens推出的新一代gsm通信模塊。它設(shè)計(jì)小巧、功耗很低，可以為很多通信應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。適用的范圍包括：便攜電腦的低功耗通信設(shè)備，遙測

8、遙感、遠(yuǎn)程信息處理和通信等工業(yè)領(lǐng)域。 檢測系統(tǒng)測站測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：采用的差壓變送器是北京華毅澳峰自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 solution - s402一體化壓力變送控制儀測量水位數(shù)據(jù)。儲(chǔ)水罐水位檢測的安裝如圖3：測站數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)：采用ac89c51單片機(jī)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（solution - s402一體化壓力變送控制儀）和發(fā)送系統(tǒng)（西門子 tc35i gsm無線通訊模塊）連接起來。圖3 儲(chǔ)水罐水位檢測安裝圖 控制系統(tǒng)采用plc機(jī)與計(jì)算機(jī)的連機(jī)，將中心站發(fā)送來的命令做處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水電機(jī)系統(tǒng)與放水閥門系統(tǒng)的控制。課題要求： 比較幾種常用的數(shù)據(jù)通信方式；分析gsm短消息通信方式的特點(diǎn)； 詳細(xì)說明

9、測量原理； 應(yīng)用所學(xué)的單片機(jī)技術(shù)與plc技術(shù)完成系統(tǒng)的原理框圖設(shè)計(jì)、并進(jìn)而完成具體硬件設(shè)計(jì)； 完成軟件流程圖； 編寫控制軟件的設(shè)計(jì)。主要參考文獻(xiàn)：1 陳顯治，等. 現(xiàn)代通信技術(shù)m. 北京：電子工業(yè)出版社，2001.2 何為民.低功耗單片微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)m.北京：北京航空天文大學(xué)出版社， 1993.3 林風(fēng)云.89c51單片機(jī)在自動(dòng)定位系統(tǒng)中的應(yīng)用j.計(jì)算機(jī)測量與控制，2002，10（2）：101-102.4 余永權(quán).atmel89系列flash單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：電子工業(yè)出版社，1997.5 陳黎娟.ds80c320的特點(diǎn)及應(yīng)用j.電子技術(shù)應(yīng)用，1997（8）：50-54.6 李華.mcs-

10、51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)m.北京：北京航空工業(yè)大學(xué)出版社，1993.7 韓曾晉.自適應(yīng)控制m.北京：清華大學(xué)出版社，1995.8 at commands interface guide wavecom corp. ,2002.9 mazurov v m. adaptive pid loop running technologies in trace modea. proceedings of the eighth international conferencec. moscow：adastra research croup. ltd. ,2002,24-27.10 popov d. merhods to enhance trace mode based on control system reliabilitya. proceedings of the ninth international conferencec. moscow, adastra researc ltd. ,2003,94-99.h group .畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間