【正文】 研究的目的和意義在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來(lái)極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。任何時(shí)候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對(duì)給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲(chǔ)水設(shè)備，由一級(jí)或二級(jí)水泵從地下市政水管補(bǔ)給[1]。因此，如何建立一個(gè)可靠安全、又易于維護(hù)的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)屬于應(yīng)用現(xiàn)代遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，是完成江河流域降雨量、蒸發(fā)量、河流湖泊水位、海洋潮位、流量（流速）、風(fēng)向風(fēng)速、水質(zhì)、閘壩的閘門開度、滲壓、土壤墑情等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、報(bào)送和處理應(yīng)用的信息系統(tǒng)，屬于非工程性防洪措施[2]。它能將某一流域或區(qū)域內(nèi)的水文氣象、水資源信息在短時(shí)間內(nèi)傳遞至決策機(jī)構(gòu)，以便進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)和水資源優(yōu)化調(diào)度，減少水害損失，提高水資源的利用率，可以產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)多用在重點(diǎn)防洪地區(qū)及大型水利工程上，特別是在流域性、區(qū)域性的水位數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理、 應(yīng)用的自動(dòng)化方面起到了積極作用。水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)包括三種工作制式：自報(bào)式、查詢應(yīng)答式 和混合式。（1）自報(bào)式工作制式：在遙測(cè)站設(shè)備控制下每當(dāng)被測(cè)參數(shù)發(fā)生一個(gè)規(guī)定的增 減量變化或按設(shè)定的時(shí)間間隔，即向中心站發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，接收端的數(shù)據(jù)接收設(shè)備始終處于值守狀態(tài)?，F(xiàn)在已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的自報(bào)式工作制式進(jìn)行了改進(jìn)，使自報(bào)式工作制式有了較大發(fā)展。改進(jìn)后自報(bào)式也是雙向通信方式，不是過(guò)去的純單向工作方式。在遙測(cè)站設(shè)備控制下每當(dāng)被測(cè)參數(shù)發(fā)生一個(gè)規(guī)定的增減量變化或按設(shè)定的時(shí)間間隔，即向中心站發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)，中心站收到數(shù)據(jù)后，給遙測(cè)站發(fā)送“確認(rèn)”信息，告知遙測(cè)站這組數(shù)據(jù)接收正確或是接收錯(cuò)誤。自報(bào)式只有采用“確認(rèn)”機(jī)制，才可以實(shí)現(xiàn)雙信道的自動(dòng)切換。（2）查詢應(yīng)答式：由中心站自動(dòng)定時(shí)巡測(cè)或隨機(jī)呼叫遙測(cè)站，遙測(cè)站響應(yīng)中心站的查詢指令，將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中心站。定時(shí)自動(dòng)巡測(cè)的時(shí)間間隔可根據(jù)數(shù)據(jù)處理和預(yù)報(bào)作業(yè)的需要確定。（3）混合式：系統(tǒng)兼容自報(bào)式和查詢—應(yīng)答式兩種工作制式。 現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用。特別是采用公網(wǎng)組網(wǎng)（包括VSAT）的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，為了保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，又節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，采用混合式工作制式組 網(wǎng)比較合理。在汛情不緊張、數(shù)據(jù)量小的時(shí)間段內(nèi)用查詢—應(yīng)答式；當(dāng)出現(xiàn)暴雨或水位變化較快時(shí)以自報(bào)方式加報(bào)。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,遙測(cè)及遙控技術(shù)已經(jīng)深入人們的生活與工作當(dāng)中,在工業(yè)與生活中水位的測(cè)量與控制是經(jīng)常要測(cè)控的一個(gè)因素。儀器自動(dòng)一體化，短距離無(wú)線抄表技術(shù)已經(jīng)成為下一代無(wú)線技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要分支。應(yīng)此勢(shì)要求，本設(shè)計(jì)就以一水位遙測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)于無(wú)線技術(shù)的研究只是作個(gè)拋磚引玉。 國(guó)內(nèi)外水位測(cè)量的發(fā)展我國(guó)的水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)從70年代末起步，在浙江省浦陽(yáng)江流域首先應(yīng)用。80年代初期為引進(jìn)階段，先后在淮河王家壩區(qū)間、長(zhǎng)江流域漢江丹江口水庫(kù)、黃河的三門峽至花園口建成進(jìn)口設(shè)備的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。1985年以后為國(guó)產(chǎn)設(shè)備研制、定型階段，有淮河正陽(yáng)關(guān)以上流域水位自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、黃河流域陸渾小區(qū)自報(bào)式水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、長(zhǎng)江流域漢江的黃龍灘水庫(kù)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)等[3]。90年代后為推廣應(yīng)用階段。從上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)運(yùn)用于各行各業(yè)，人們對(duì)信息傳遞的要求越來(lái)越高，尤其是在水文監(jiān)測(cè)方面。以長(zhǎng)江上游為例，該區(qū)域以山區(qū)性河流為主，有三大暴雨中心，災(zāi)害性洪水較多。測(cè)報(bào)系統(tǒng)除了為國(guó)家防總、重慶市防汛辦、長(zhǎng)江防總、三峽工程及沿江省、地、市的46個(gè)防汛部門提供水情信息外，還為航運(yùn)、航道、供水、港務(wù)、碼頭等70余個(gè)企事業(yè)單位提供水情服務(wù)。在這些大量的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)任務(wù)中，原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸并匯總上報(bào)是一大難題。為了提高水文監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的實(shí)時(shí)性、可靠性，采用先進(jìn)科技手段對(duì)現(xiàn)有水文監(jiān)測(cè)管理進(jìn)行系統(tǒng)改造已勢(shì)在必行。根據(jù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)模和性質(zhì)的不同，可將其分為水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)和水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)兩部分。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)基本系統(tǒng)由中心站、遙測(cè)站（包括監(jiān)測(cè)站）、通信系統(tǒng)（包括中繼站）組成[4]。水位自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和各種信道，把若干個(gè)基本系統(tǒng)連接起來(lái)，組成進(jìn)行數(shù)據(jù)交換共享的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)網(wǎng)絡(luò)。 水位測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測(cè)是由人工完成的，值班人員全天候地對(duì)水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用有線電話及時(shí)把水位變化情況報(bào)知主控室。然后主控室再開動(dòng)電機(jī)進(jìn)行給排水。很顯然上述重復(fù)性的工作無(wú)論從人員、時(shí)間和資金上都將造成很大的浪費(fèi)。同時(shí)也容易出差錯(cuò)。因此急需一種能自動(dòng)檢測(cè)水位，并根據(jù)水位變化的情況自動(dòng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。水塔很高，水位高低位不便于觀察，水多會(huì)溢出來(lái)，可用以下方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，改進(jìn)供水裝置就能實(shí)現(xiàn)供水自動(dòng)化，供水系統(tǒng)中的水塔和高位水池等設(shè)備由于所處地勢(shì)高，上下極為不便，有時(shí)水即將用完也不知道，造成需用水時(shí)卻無(wú)水可用的情況。此外，在向池中注入水的過(guò)程中，由于不知道水位的情況，也就無(wú)法控制注水量的多少，這會(huì)嚴(yán)重影響正常的工作效率。為此需要對(duì)水位進(jìn)行自動(dòng)顯示、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。傳統(tǒng)的水位檢測(cè)系統(tǒng)一般通過(guò)有線方式與監(jiān)控中心取得聯(lián)系，這種方式不但維護(hù)起來(lái)困難，而且在很大程度上限制了其在時(shí)空上的拓展性[5]。 課題的主要工作本研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一種利用單片機(jī)的無(wú)線測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)。不需要架設(shè)電纜，而且可以實(shí)現(xiàn)水位的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和遙測(cè)[6]。采用無(wú)線傳輸模塊與單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)則能夠解決以上的問(wèn)題。通過(guò)單片機(jī)可以很方便的實(shí)現(xiàn)水位的顯示功能，還可以通過(guò)這種無(wú)線通信的方式以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端監(jiān)控和報(bào)警的功能。此外,這次設(shè)計(jì)還有以下任務(wù):（1）通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。（2）掌握單片機(jī)的內(nèi)部模塊的應(yīng)用，如中斷、控制、I/O口、串行口通訊等。（3）了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片器應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。（4）通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。2 水位遙測(cè)自控裝置的設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水位遙測(cè)自控裝置從功能上看需要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：水位的測(cè)量，水位信息的遠(yuǎn)程傳輸，水位的自動(dòng)控制。系統(tǒng)由水位測(cè)量模塊、無(wú)線發(fā)送接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、閥門控制模塊和鍵盤模塊組成。 水位遙測(cè)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖水位測(cè)量模塊測(cè)量出水位信息，由微控制器將水位信息寫入無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，無(wú)線數(shù)據(jù)接收裝置接收到的水位信息通過(guò)微控制器進(jìn)行顯示，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)超過(guò)警戒水位的上限或低于警戒水位的下線時(shí)，微控制器控制報(bào)警模塊及閥門控制模塊進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路水位遙測(cè)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇主要包括兩方面：水位測(cè)量方案的選擇和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方案的選擇。 水位測(cè)量方案方案1：壓力傳感器壓力傳感器測(cè)