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專業 自動化
班級 5班
學 號 06220511
指導教師
題目類型：工程設計
題目：無線水情監測系統設計
一、引言
水情監測系統是一種採集監測區域內雨量,水位等水情信息的實時數據採集系統.這種方法將監測區域內的水情信息以實時傳輸的方式傳遞至信息處理中心,便於相關部門及時進行水文預報、測報,從而減少水害損失,提高水資源的利用率,產生較大的社會效益。
現代通信技術、計算機網路和信息技術等的數據採集系統己廣泛地套用到測量、監測、控制、診斷、科學試驗等各個領域中。gsm網路經過多年的發展，已經比較成熟，如何充分利用現有的gsm網路資源，發揮其網路覆蓋率高、用戶數量大等優勢，開展多種增值業務。水利工程一般分布較分散，由於gsm網路不受距離限制， 另一方面，單片機和pc機通過串列接口構成的多微機監測系統已經廣泛套用於工業控制、數據監測等場合。這些系統大多採用rs232，rs485或是有線modem、無線電台的通信方式，其固有的缺陷在很大程度上限制了其使用的場合和套用場合。 因此，以gsm網路為數字通信平台，對於水利水情遠程監測有極大的套用價值。gsm網路和監測系統的結合具有非常良好的套用前景。
二、設計的主要內容、功能及技術指標
1、設計的主要內容畢業設計的主要內容
本設計的無線水情監測系統，是利用gsm無線通信網路對遠程水渠水位進行監測的系統，該系統採集水渠上下游水位信息，並將水位信息通過gsm無線網路傳送到監控中心。同時，該系統具備歷史數據存儲、實時採集傳送、修改接收信息手機用戶手機號和修改採集周期與水位校正偏差的功能。
2、設計實現的主要功能
1)水位信息自動採集、轉換、存儲;
2)根據設定時間，定時給監控中心傳送實時水位信息;
3)根據監控中心的需要，隨時傳送實時水位信息;
4)可以通過監控中心遠程修改參數;
5)具有當地顯示上下游水位功能;
6)同時可以給3個手機用戶傳送水情信息。
3、主要技術指標
1)主要技術指標各參數測量範圍為：
上游水位：0～5m ;測量誤差不大於±5mm;
上游水位：0～5m ;測量誤差不大於±5mm;
2)實時採集周期可在1～9999分鐘內可調，傳送周期=1次/2小時;
3)校正水位偏差範圍10～500cm;
三、系統工作原理及系統框圖
1)系統原理
無線水情監測系統設計的基本原理為：通過水位感測感器採集水渠上下游水位信息，並將水位信息通過tc35gsm無線網路傳送到監控中心，單片機通過翻譯tc35gsm模組傳來的信息，控制lcd顯示，tc35gsm模組自身有簡訊模式，將水情信息傳送給三個手機用戶。
本次設計選用cbm-2100作為水位感測器，為電壓型輸出。單片機選用89c51，它內含8路逐次逼近式10位a/d轉換器。現場單片機將模擬量轉換成數字量，並進行運算和比較，傳送給tc35gsm模組控制數據無線傳輸，由主控的gsm模組接收，並將數據傳送給主控單片機，通過lcd顯示。並進行比較，若超過上限或下限，聲光報警。同時，由主控單片機控制主控tc35gsm模組由簡訊形式傳送水情信息給三個手機用戶，也可以修改手機用戶。要求也傳送給現場gsm模組，修改採集周期。
2)系統框圖
gsm網路
主控原理圖
四、單片機的選擇
本設計的單片機為下位機的主要部分，其主要來實現處理濕度、溫度、壓力信號，電源的開啟與關閉，處理上位機傳送的信息，使lcd實時顯示實際數據和傳輸數據等功能。
本設計採用at89c51單片機作為下位機的主控制器。
at89c51是以8051為核心的8位單片機，內部有4kb的rom.可以滿足控制系統的需
要.不再擴展程式存儲器。單片機採用雙列直插封裝，有40個引腳。該單片機採用atmel公司的高密度非易失性存儲技術製造，與美國intel公司生產的mcs—51系列單片機的指令和引腳設定兼容。其主要特徵如下：
﹙1﹚18位cpu
﹙2﹚內置4k位元組可重複編程flash，可重複擦寫1000次
﹙3﹚完全定態操作：0hz~24hz，可輸出時鐘信號
﹙4﹚128b的片內數據存儲器
﹙5﹚32根可程式i/o線
﹙6﹚62個16位定時/計數器
﹙7﹚中斷系統有6箇中斷源，可編為兩個優先權
﹙8﹚一個全雙工可程式串列通道
﹙9﹚具有兩種節能模式：閒置模式和掉電模式