【正文】 十分靈活，此通信方式在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用 [2]。目前，這兩種遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方法已經(jīng)在視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程加工和遠(yuǎn)程診斷等領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。此外該技術(shù)對(duì)被測(cè)元件無(wú)磨損，使測(cè)量?jī)x器牢固耐用，使用壽命加長(zhǎng)，而且還降低了能量耗損，節(jié)省人力和勞動(dòng)的強(qiáng)度。具有廣泛的應(yīng)用前景。超聲波是一種頻率在 20khz 以上的聲波，作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦裕悍瓷?、折射、干涉、衍射和散射，與物理聯(lián)系緊密，應(yīng)用靈活。 然而隨著國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波測(cè)量技術(shù)的精度也在人們的研究下一點(diǎn)一點(diǎn)提高，所使用的范圍也在進(jìn)一步的擴(kuò)大。 超聲波 還 被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 ,在診斷顯像技術(shù) ,血流測(cè)量計(jì) ,胎兒檢查儀 ,超聲波潔牙器等醫(yī)療器械都是利用了超聲波的特性。 超聲在許多領(lǐng)域內(nèi)比可聽(tīng)聲的用途更加廣泛 ,是基于以下兒個(gè)原因： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 61 頁(yè) (1)、具有方向性 ,超聲波的頻率越高 ,則方向性越強(qiáng) .在無(wú)損探傷、水下聲納系統(tǒng)、超聲測(cè)距系統(tǒng)中方向性是一個(gè)重要的考慮因素 。 課題研究現(xiàn)狀和前景 自 上世紀(jì) 60 年代 以來(lái)，人們對(duì)超聲波測(cè)量技術(shù)就已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。 它 充分 地 利用了 GSM無(wú)線(xiàn)通信 模塊的功能 ，可以 實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、快速 的實(shí)現(xiàn) 城市河道 水位的遠(yuǎn)程監(jiān) 測(cè) ，同時(shí) 也可以 實(shí)現(xiàn)無(wú)人 看 守 以及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制 ， 最終 節(jié)省了大量的 物理資源和人力資源 [1]。 但是伴隨著人們 對(duì)單片機(jī)的 開(kāi)發(fā)與研究 ，基于單片機(jī)來(lái)完成的好多技術(shù) 已經(jīng) 得到了廣泛的 完善與發(fā)展 ， 例如 超聲波測(cè)距技術(shù)。 近些年來(lái) 我國(guó)對(duì)河道水位的監(jiān)測(cè)大部分區(qū)域 依然處于 人工定時(shí)測(cè)量的 階段 ，比如說(shuō) 使用測(cè)鐘、測(cè)繩 電表、 等 半自動(dòng)測(cè)量工具 。 而且 許多城市發(fā)展 的 過(guò)快，城市河道基礎(chǔ)設(shè)施 也不是非常完善，防災(zāi)防水措施也 十 分薄弱，最終 導(dǎo)致 城市河道水位 的急劇上升 ， 河道水位的 溢出，造成 了大量慘重的城市洪災(zāi) 問(wèn)題， 很有可能 直接威脅到廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。其中城市河道的治理與維護(hù)顯得非常 重要。 [關(guān) 鍵 詞 ] 單片機(jī)， 全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) 模塊，超聲波 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II Research and design of remote monitoring system for urban river channel water level Ma Zhuzhu (Grade11,Class3,Major of Communication Engineering， School of Physics and telemunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor: Zheng Zhengbing Abstract： At present, the monitoring of river water level in China is still at the level of manual measurement .With the advancement of economic and social development, the traditional method of river water level measurement cannot meet people’s demands in many fields. Combined with the world39。 指 導(dǎo) 教 師 系 (教 研 室 ) 通 信 教 研 室 系 (教研室 )主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計(jì) )任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 城市河道水位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) 馬柱柱 （ 陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信 1103 班，陜西 漢中 723003） 指導(dǎo)教師：鄭爭(zhēng)兵 [摘 要 ] 目前我國(guó)對(duì)河道水位的監(jiān)測(cè)大部分區(qū)域仍舊處在人工定時(shí)測(cè)量的層次上 ， 隨著經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步， 傳統(tǒng)的河道水位測(cè)量方法在許多領(lǐng)域已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著對(duì)社會(huì)勞動(dòng)成本的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的測(cè)量方法在許多領(lǐng)域已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的要求， 因此，設(shè)計(jì)了城市河道水位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，具體要求如下： 1. 采用超聲波非接觸式測(cè)量方法完成水位測(cè)量 ； 2. 利用 GPRSDTU 模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能和報(bào)警功能； ，完成功能調(diào)試。這些測(cè)量方法不僅會(huì)耗費(fèi)許多人力和物力資源，而且很容易造成很大的人為誤差。完成不少于3000 字的外文翻譯； ─ ：設(shè)計(jì)硬件電路，編寫(xiě)相關(guān)軟件、完成電路仿真及樣機(jī)調(diào)試； ─ ：完善系統(tǒng)調(diào)試，撰寫(xiě)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)收等工作； ：整理資料，修改論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。設(shè)計(jì)中介紹了單片機(jī)、 GSM、超聲波的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)設(shè)計(jì)出了相關(guān)的各部分電路原理圖以及軟件流程，軟、硬件相結(jié)合，詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)。 附錄 B 英文文獻(xiàn)譯文 ................................................................................... 41 附錄 C 源程序 ............................................................................................... 47 附錄 D 元器件清單 ....................................................................................... 61 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 61 頁(yè) 1緒論 課題背景 伴 隨著社會(huì)的發(fā)展以及社會(huì)生產(chǎn)力水平的逐漸 提高，大量的農(nóng)村 戶(hù)口居民 轉(zhuǎn)入 城市， 使得 城市人口 數(shù)量急速增長(zhǎng)，眾多 城市的人口密度 越來(lái)越大 ， 使得城市 現(xiàn)代化建設(shè) 面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。 城市化 快速的發(fā)展已然 改變了城市附近區(qū)域的 河道水位情況 ， 每當(dāng) 遇到 大雨 時(shí)， 河流 總量猛然增大， 經(jīng)常 引起城市洪澇問(wèn)題。然而要建立一個(gè)穩(wěn)定的、可靠地、準(zhǔn)確的城市河道水位遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就必須要解決由人工監(jiān)測(cè)向自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變，使用新科技來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。本課題所使用的超聲波非接觸式測(cè)量方法，就可以很容易的去解決許多傳統(tǒng)方法所達(dá)解決不了的問(wèn)題。 本 課題 所設(shè)計(jì)的河道水位遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 使用的是基于 GSM模塊 的新型遠(yuǎn)程監(jiān) 測(cè) 系統(tǒng) 。 經(jīng) 無(wú)線(xiàn)通訊將監(jiān)測(cè)到的城市河道水位數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，通過(guò)與以往測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，經(jīng)過(guò)合理的推測(cè)，可以大致的預(yù)測(cè)出下年的城市河道水位情況，這樣的話(huà)，就可以相對(duì)準(zhǔn)確的提前制定下年的城市河道水位管理措施。； (3)、超聲測(cè)試技術(shù)和材料的物性評(píng)價(jià)相結(jié)合 ,材料的設(shè)計(jì)、加工和工程應(yīng)用迅速發(fā)展 .。 在工業(yè)生產(chǎn)中 ,超聲波被應(yīng)用在金屬材料和部分非金屬材料探傷 ,鋇口厚 ,以及超聲振動(dòng)切削加工、清洗、焊接等行業(yè) .以及進(jìn)行物位、濃度、硬度、溫度等檢測(cè) 。 影響超聲波 測(cè)量精度的除了傳感器的制作 方面的 技術(shù) 之 外，還有發(fā)射電路和接收電路的性能和測(cè)量誤差的修正技術(shù)。由于超聲波指向性 好 ,能量消耗緩慢 ,在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn) ,因而超聲波經(jīng)常被用于距離的 ,利用超聲波檢測(cè)距離設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單 ,計(jì)算處理也比較簡(jiǎn)單 ,并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到日常使用要求。利用超聲波測(cè)距往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制。這些特點(diǎn)可使測(cè)量?jī)x器不受被測(cè)介質(zhì)的影響，大大解決了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器存在的問(wèn)題，比如，在粉塵多情況下對(duì)人引起的身體接觸傷害，腐蝕性質(zhì)的被測(cè)物對(duì)測(cè)量?jī)x器腐蝕，觸電接觸不良造成的誤測(cè)等。一般來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用接入互聯(lián)網(wǎng)或者企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此針對(duì)本課題中系統(tǒng)對(duì)通信模塊所提出的要 求，綜合考慮，最終選用 GSM 遠(yuǎn)程通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)河道水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 水位數(shù)據(jù)的 遠(yuǎn)程通信：通過(guò) GSM 模 塊 來(lái) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信，把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的 實(shí)時(shí)河道水位 數(shù)據(jù) 通過(guò) GSM 模塊 傳送到 手 機(jī)， 從而對(duì)河道水位的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行 實(shí)時(shí)顯示。測(cè)量站部分以單片機(jī)作為該部分的核心，另外再對(duì)超 聲波傳感模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊與通信模塊所構(gòu)成的外圍電路進(jìn)行完善，以達(dá)到對(duì)城市河道水位的測(cè)量的目的。 城市河道水位遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由以下部分組成：水位 測(cè)量部分、聲光報(bào)警部分、 LCD 數(shù)據(jù)顯示部分、單片機(jī)部分、 GSM 無(wú)線(xiàn)通信模塊部分、接收手機(jī)。該單片機(jī) 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核， 經(jīng)過(guò)許多 的改進(jìn) 后大大提高了其基于 傳統(tǒng) 51 單片機(jī) 的 功能。 輻射式物位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量 ， 也可進(jìn)行定點(diǎn)發(fā)送信號(hào)和進(jìn)行控制 。 方案（ 2）： 微波測(cè)量法 在電磁波譜中將波長(zhǎng)為 1~ l000mm 的電磁波稱(chēng)為微波。激光用于液位測(cè)量 ， 克服了普通光亮度差、方向性差、傳輸距離近、 單色性差、易受干擾等缺點(diǎn)