【正文】 十分靈活，此通信方式在遠程監(jiān)測系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用 [2]。目前，這兩種遠程監(jiān)測方法已經(jīng)在視頻會議、遠程加工和遠程診斷等領域得到了極其廣泛的應用。此外該技術對被測元件無磨損，使測量儀器牢固耐用，使用壽命加長，而且還降低了能量耗損，節(jié)省人力和勞動的強度。具有廣泛的應用前景。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疚锢硖匦裕悍瓷洹⒄凵?、干涉、衍射和散射，與物理聯(lián)系緊密，應用靈活。 然而隨著國內先進技術的快速發(fā)展，超聲波測量技術的精度也在人們的研究下一點一點提高，所使用的范圍也在進一步的擴大。 超聲波 還 被廣泛應用于醫(yī)學領域 ,在診斷顯像技術 ,血流測量計 ,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。 超聲在許多領域內比可聽聲的用途更加廣泛 ,是基于以下兒個原因： 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 2 頁 共 61 頁 (1)、具有方向性 ,超聲波的頻率越高 ,則方向性越強 .在無損探傷、水下聲納系統(tǒng)、超聲測距系統(tǒng)中方向性是一個重要的考慮因素 。 課題研究現(xiàn)狀和前景 自 上世紀 60 年代 以來，人們對超聲波測量技術就已經(jīng)引起了廣泛的關注。 它 充分 地 利用了 GSM無線通信 模塊的功能 ，可以 實時、準確、快速 的實現(xiàn) 城市河道 水位的遠程監(jiān) 測 ，同時 也可以 實現(xiàn)無人 看 守 以及遠程監(jiān)測與控制 ， 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 對單片機的 開發(fā)與研究 ，基于單片機來完成的好多技術 已經(jīng) 得到了廣泛的 完善與發(fā)展 ， 例如 超聲波測距技術。 近些年來 我國對河道水位的監(jiān)測大部分區(qū)域 依然處于 人工定時測量的 階段 ，比如說 使用測鐘、測繩 電表、 等 半自動測量工具 。 而且 許多城市發(fā)展 的 過快，城市河道基礎設施 也不是非常完善，防災防水措施也 十 分薄弱，最終 導致 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 問題， 很有可能 直接威脅到廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全。其中城市河道的治理與維護顯得非常 重要。 [關 鍵 詞 ] 單片機， 全球移動通訊系統(tǒng) 模塊，超聲波 陜西理工學院畢業(yè)設計 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 教 師 系 (教 研 室 ) 通 信 教 研 室 系 (教研室 )主任簽名 批準日期 接受論文 (設計 )任務開始執(zhí)行日期 學生簽名 陜西理工學院畢業(yè)設計 I 城市河道水位遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與設計 馬柱柱 （ 陜西理工學院物理與電信工程學院通信 1103 班，陜西 漢中 723003） 指導教師：鄭爭兵 [摘 要 ] 目前我國對河道水位的監(jiān)測大部分區(qū)域仍舊處在人工定時測量的層次上 ， 隨著經(jīng)濟 的發(fā)展和社會的進步， 傳統(tǒng)的河道水位測量方法在許多領域已經(jīng)不能滿足人們的要求。隨著科學技術的不斷發(fā)展，隨著對社會勞動成本的不斷增長，傳統(tǒng)的測量方法在許多領域已經(jīng)不能滿足人們的要求， 因此，設計了城市河道水位遠程監(jiān)控系統(tǒng)，具體要求如下： 1. 采用超聲波非接觸式測量方法完成水位測量 ； 2. 利用 GPRSDTU 模塊實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸功能和報警功能； ，完成功能調試。這些測量方法不僅會耗費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； ─ ：設計硬件電路，編寫相關軟件、完成電路仿真及樣機調試； ─ ：完善系統(tǒng)調試，撰寫論文，準備畢業(yè)設計驗收等工作； ：整理資料，修改論文，準備畢業(yè)答辯。設計中介紹了單片機、 GSM、超聲波的基礎知識，同時設計出了相關的各部分電路原理圖以及軟件流程，軟、硬件相結合，詳細介紹了整個系統(tǒng)。 附錄 B 英文文獻譯文 ................................................................................... 41 附錄 C 源程序 ............................................................................................... 47 附錄 D 元器件清單 ....................................................................................... 61 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 1 頁 共 61 頁 1緒論 課題背景 伴 隨著社會的發(fā)展以及社會生產(chǎn)力水平的逐漸 提高，大量的農村 戶口居民 轉入 城市， 使得 城市人口 數(shù)量急速增長，眾多 城市的人口密度 越來越大 ， 使得城市 現(xiàn)代化建設 面臨嚴重的挑戰(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 遇到 大雨 時， 河流 總量猛然增大， 經(jīng)常 引起城市洪澇問題。然而要建立一個穩(wěn)定的、可靠地、準確的城市河道水位遠程監(jiān)測系統(tǒng)，就必須要解決由人工監(jiān)測向自動化監(jiān)測的轉變，使用新科技來進行設計 。本課題所使用的超聲波非接觸式測量方法，就可以很容易的去解決許多傳統(tǒng)方法所達解決不了的問題。 本 課題 所設計的河道水位遠程監(jiān)測系統(tǒng) 使用的是基于 GSM模塊 的新型遠程監(jiān) 測 系統(tǒng) 。 經(jīng) 無線通訊將監(jiān)測到的城市河道水位數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，通過與以往測量記錄的數(shù)據(jù)進行比較分析，經(jīng)過合理的推測，可以大致的預測出下年的城市河道水位情況，這樣的話，就可以相對準確的提前制定下年的城市河道水位管理措施。； (3)、超聲測試技術和材料的物性評價相結合 ,材料的設計、加工和工程應用迅速發(fā)展 .。 在工業(yè)生產(chǎn)中 ,超聲波被應用在金屬材料和部分非金屬材料探傷 ,鋇口厚 ,以及超聲振動切削加工、清洗、焊接等行業(yè) .以及進行物位、濃度、硬度、溫度等檢測 。 影響超聲波 測量精度的除了傳感器的制作 方面的 技術 之 外，還有發(fā)射電路和接收電路的性能和測量誤差的修正技術。由于超聲波指向性 好 ,能量消耗緩慢 ,在介質中傳播的距離較遠 ,因而超聲波經(jīng)常被用于距離的 ,利用超聲波檢測距離設計比較簡單 ,計算處理也比較簡單 ,并且在測量精度方面也能達到日常使用要求。利用超聲波測距往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制。這些特點可使測量儀器不受被測介質的影響，大大解決了傳統(tǒng)測量儀器存在的問題，比如，在粉塵多情況下對人引起的身體接觸傷害，腐蝕性質的被測物對測量儀器腐蝕，觸電接觸不良造成的誤測等。一般來說，遠程監(jiān)測系統(tǒng)采用接入互聯(lián)網(wǎng)或者企業(yè)內部網(wǎng)兩種方式來實現(xiàn)。因此針對本課題中系統(tǒng)對通信模塊所提出的要 求，綜合考慮，最終選用 GSM 遠程通信方式來實現(xiàn)對河道水位的實時監(jiān)測。 水位數(shù)據(jù)的 遠程通信：通過 GSM 模 塊 來 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程通信，把現(xiàn)場測得的 實時河道水位 數(shù)據(jù) 通過 GSM 模塊 傳送到 手 機， 從而對河道水位的數(shù)據(jù)信息進行 實時顯示。測量站部分以單片機作為該部分的核心，另外再對超 聲波傳感模塊、顯示模塊、報警模塊與通信模塊所構成的外圍電路進行完善，以達到對城市河道水位的測量的目的。 城市河道水位遠程監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下部分組成：水位 測量部分、聲光報警部分、 LCD 數(shù)據(jù)顯示部分、單片機部分、 GSM 無線通信模塊部分、接收手機。該單片機 使用經(jīng)典的 MCS51 內核， 經(jīng)過許多 的改進 后大大提高了其基于 傳統(tǒng) 51 單片機 的 功能。 輻射式物位計既可進行連續(xù)測量 ， 也可進行定點發(fā)送信號和進行控制 。 方案（ 2）： 微波測量法 在電磁波譜中將波長為 1~ l000mm 的電磁波稱為微波。激光用于液位測量 ， 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