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1、毕业设计（论文）开题报告姓名赵焱光专业班电气工程0302班系别自动化系指导教师胡红明同组姓名课题名称大型储水罐多点水位遥测与控制系统课题意义：随着我国的经济建设的发展，水文的预报和水资源的管理在国民经济中的地位越来越重要；水文遥测系统为水利部门提供大量的水文数据，在洪水预报、防灾减灾中发挥了重要的作用。随着信息技术和测控技术的发展，水文遥测系统越来越完善，同时单片机广泛地应用于水文的遥测系统中，如测站、控制站、中心站等。测站数据可靠的传输和系统的功耗，决定了遥测系统的功能。课题任务：在比较几种常用的数据通信方式基础上，分析GSM短消息通讯方式的特点，设计大型储水罐多点水位遥测与控制系统，论述G
2、SM短消息通信过程和数据的有效识别。综合所学的专业知识对大型储水罐多点水位遥测与控制系统进行设计，主要内容如下： 多点水位测量原理； 遥测方式的选择； 单片机与PLC机在多点水位测量中的应用。 多点水位测量内容及原理 水位测量内容研究应用单片机、PLC机与现代通讯技术实现对大型储水罐多点水位遥测与控制。其原理是大型储水罐的监测系统通过对水位的监测获得的数据通过发射站（无线通信方式）反馈给微机系统，微机系统通过取得的数据进行分析与处理并将处理的结果通过无线通讯方式发送给水位监控系统（用户端），用户端根据需要将预处理程序发送给控制系统，实现对大型储水罐的监测与控制。 水位测量的原理根据水中某点的压
3、力与水深成正比的原理（P=gh/s），将压力传感器放入水下一定深度，其输出的电压信号反映了传感器以上的水柱高度。电压信号经防水电缆传输给测量仪，由测量仪器计算出水柱高度并储存。存储数据利用手机模块的短消息功能发送给检控中心的手机模块。微机通过串行口读取手机模块的短消息，实现永久保存，并可打印水位报表和曲线。 遥测原理与作用将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量的技术。遥测是利用传感技术、通信技术和数据处理技术的一门综合性技术。遥测主要用于集中检测分散的或难以接近的被测对象，如被测对象距离遥远，所处环境恶劣，或处于高速运动状态。遥测在国民经济、科学研究和军事技术等方面得到广
4、泛应用。利用遥测可以实现集中监测，提高自动化水平，提高劳动生产率，改善劳动条件，提高调度质量。遥测为科学研究提供了一种重要的测试手段，使原来难以进行实测的研究项目，取得重要的动态性能数据。实际遥测系统包括有传感器、通信设备和数据处理设备。传感技术和信号传输技术是遥测的两项关键技术。传感器的精度、响应速度和可靠性以及通信系统的传输速度和抗干扰能力等决定了遥测系统的性能。现代遥测系统广泛应用高精度的传感器、数字通信和电子计算机等先进设备。最先进的遥测系统则是航空航天遥测系统。遥测系统也可以看作是一类特殊的通信系统。因此遥测常按信号传输方式来进行分类。如有线遥测和无线遥测，时分遥测和频分遥测，模拟遥
5、测和数字遥测，实时遥测和循环遥测等。 遥测方法的选择 通信方式的选择经过查阅资料显示，测站功耗很低，一般采用无线通讯方式就能满足水文遥测要求。同时无线信道可以使遥测子站方便地移动，给站点的选择带来很大的方便。有线信道和无线信道相比传输的信号质量较好，但应用受到了一定的限制。无线信道在采取相应的技术措施后，数据通信质量完全可以满足要求。但为了满足各种场合、各种要求的需要，可以考虑采用有线和无线并用的方法。在有条件的地区，使用有线传输仍是优选方案。可见，此次实验采用无线通讯方式为优选方案。 无线通讯方式的选择通过资料的考证，在众多的遥测技术中如：短波、微波、卫星、GSM等技术中，考虑经济性和实用性
6、，在此次实验用选用GSM系统进行遥测。GSM的优点在于该系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统，其覆盖范围大，安装方便，无需用户进行通讯平台投资，运行费用低。GSM每条短信息可传输160个字节，按数据存储格式，一次可以传输3个多月的存储数据，完全可以满足水位数据的发送要求。 系统的构成 系统的结构设计系统的结构包括：储水罐，检测系统，收发系统，中心站，控制系统。原理图如下图1所示。图1 系统结构原理图 系统的检测与控制流程监测系统通过对水位的监测获得的数据通过发射站反馈给微机系统，微机系统通过取得的数据进行分析与处理并将处理的结果通过无线通讯（GSM）方式
7、发送给中心站，中心站根据需要将预处理程序发送给控制系统，实现对大型储水罐的监测与控制，原理图如图2。图2 系统检测与控制流程图 中心站中心站的功能：中心站由个人计算机和数据接收器组成，中心站负责接收测站传送过来的数据并提供实时显示、系统设置、数据查询、报警显示、报表和安全维护共7个模块组成。中心站数据收发系统：采用SIEMENS TC35T TC35IT GSM MODEM（西门子）作为连接电脑用户的无线通讯媒介。蜂窝通信引擎TC35IT终端是Siemens推出的新一代GSM通信模块。它设计小巧、功耗很低，可以为很多通信应用提供经济高效的解决方案。适用的范围包括：便携电脑的低功耗通信设备，遥测
8、遥感、远程信息处理和通信等工业领域。 检测系统测站测量系统的结构：采用的差压变送器是北京华毅澳峰自动化设备有限公司生产的 SOLUTION - S402一体化压力变送控制仪测量水位数据。储水罐水位检测的安装如图3：测站数据收发系统：采用AC89C51单片机将数据采集系统（SOLUTION - S402一体化压力变送控制仪）和发送系统（西门子 TC35i GSM无线通讯模块）连接起来。图3 储水罐水位检测安装图 控制系统采用PLC机与计算机的连机，将中心站发送来的命令做处理，实现对供水电机系统与放水阀门系统的控制。课题要求： 比较几种常用的数据通信方式；分析GSM短消息通信方式的特点； 详细说明
9、测量原理； 应用所学的单片机技术与PLC技术完成系统的原理框图设计、并进而完成具体硬件设计； 完成软件流程图； 编写控制软件的设计。主要参考文献：1 陈显治，等. 现代通信技术M. 北京：电子工业出版社，2001.2 何为民.低功耗单片微机系统设计M.北京：北京航空天文大学出版社， 1993.3 林风云.89C51单片机在自动定位系统中的应用J.计算机测量与控制，2002，10（2）：101-102.4 余永权.ATMEL89系列Flash单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，1997.5 陈黎娟.DS80C320的特点及应用J.电子技术应用，1997（8）：50-54.6 李华.MCS-
10、51系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空工业大学出版社，1993.7 韩曾晋.自适应控制M.北京：清华大学出版社，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. Mer
11、hods to enhance TRACE MODE based on control system reliabilityA. Proceedings of the Ninth International ConferenceC. Moscow, Adastra Researc Ltd. ,2003,94-99.h Group .毕业设计时间安排、进度安排：112月11日12月17日：资料的查阅、原理的探索、系统的大致结构的设计，思考实现系统运行的可行方案。212月18号12月24日：进行资料的查阅，思考设计的步骤。312月18号12月31号：根据设计的初步步骤与结构，开始各个部分的硬件设计与软件设计。指导教师（签字）同组设计者（签字）教研室主任（签字）二 年 月 日
