水文站的水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

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1、目錄第一章緒論11.1國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況11.2目的和意義11.3主要內(nèi)容2第二章數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)32.1單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)32.1.1基本組成32.1.2采集方式32.1.3硬件組成4第三章硬件電路設(shè)計(jì)53.1水位傳感器的選擇53.1.1浮子式水位傳感器53.1.2壓力式水位傳感器53.1.3氣泡式水位傳感器63.1.4超聲波水位傳感器63.2傳感器檢測(cè)電路83.2.1超聲波發(fā)射電路93.2.2超聲波接收電路103.3A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)103.3.1A/D轉(zhuǎn)換器工作過(guò)程103.3.2A/D轉(zhuǎn)換單元電路設(shè)計(jì)113.4單片機(jī)最小系統(tǒng)133.5LED

2、顯示電路143.6報(bào)警電路163.7串行通信電路設(shè)計(jì)163.7.1RS-485通信總線173.7.2串行通信電路設(shè)計(jì)183.8電源電路設(shè)計(jì)19第四章軟件設(shè)計(jì)20I4.1數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)204.2數(shù)據(jù)采集處理214.3數(shù)據(jù)顯示224.4報(bào)警程序設(shè)計(jì)224.5數(shù)據(jù)通信23第五章系統(tǒng)的抗干擾及可靠性設(shè)計(jì)245.1電磁干擾對(duì)系統(tǒng)的干擾245.2系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)24第六章總結(jié)26謝辭27參考文獻(xiàn)28附錄A外文翻譯－原文部分：29附錄B外文翻譯－譯文部分35附錄C總體接線圖40附錄D主要源程序411.A/D轉(zhuǎn)換子程序412.動(dòng)態(tài)掃描顯示子程序413.控制報(bào)警電

3、路連續(xù)鳴音30ms的控制子程序的清單42I第一章緒論1.1目的和意義水情水位測(cè)量一直是水文、水利部門(mén)的重要課題。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗頭，防患于未來(lái)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠的水位無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮巨大的作用水位是水庫(kù)大壩安全、水利排灌調(diào)度、蓄水、泄洪的重要參數(shù)之一。水位的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、傳輸和處理為水庫(kù)現(xiàn)代化建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)資料。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域都需要對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)控，可能現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法靠近或現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需人力來(lái)監(jiān)控。我們就可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，坐在儀器前就能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，既方便又節(jié)省人力。為了保證水利發(fā)電站的安全生產(chǎn),提高發(fā)電效率,水電站生產(chǎn)過(guò)程需要對(duì)水庫(kù)水位、攔污

4、柵壓差和尾水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但是,由于不同電站有著不同的實(shí)際情況,因此就有著不同的技術(shù)要求,而且水位參數(shù)的測(cè)量方法和測(cè)量位置不同，對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的要求亦有所不同。這樣往往造成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備專用化程度高,品種多,互換性差,不利于設(shè)備維護(hù),亦增加了設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝的復(fù)雜性。因此,在綜合研究水電站水位監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況以及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)代電子技術(shù),特別是單片機(jī)技術(shù)和不揮發(fā)存儲(chǔ)器技術(shù),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種通用性好,可靠性高,維護(hù)方便,可適用于多種監(jiān)測(cè)環(huán)境的多模式水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義。1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量及控制的首要環(huán)節(jié)，一般傳感器有模

5、擬式和數(shù)字式兩類，模擬式傳感器，在和計(jì)算機(jī)及數(shù)字化儀器相連的時(shí)候必須采用A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，且易受電磁干擾，不利于遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)字式傳感器直接將待測(cè)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，其輸出信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，可與數(shù)字設(shè)備直接連接。數(shù)字式傳感器的這些特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于水情遙測(cè)系統(tǒng)中。但限于成本控制本設(shè)計(jì)依然采用模擬傳感器。水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用已相當(dāng)普及。大型國(guó)家水壩常采用由PC機(jī)和單片機(jī)組成的主從式的多機(jī)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，單片機(jī)作為下位機(jī)，負(fù)責(zé)大壩現(xiàn)場(chǎng)各水位點(diǎn)的選通和采集，作為上位機(jī)的PC機(jī)，則負(fù)責(zé)大壩水位的集中顯示和管理記錄，PC機(jī)作為通用機(jī)

6、，在用于專項(xiàng)的應(yīng)用上時(shí)，難免會(huì)在很多方面存在問(wèn)題，比如體積大，功耗大，運(yùn)行不穩(wěn)定、很難做到不間斷運(yùn)行等。而PC機(jī)與單片機(jī)之間的通訊方式主要采用RS485總線技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)兩種。RS-485是使用較為廣泛的雙向有補(bǔ)償傳輸線標(biāo)準(zhǔn)，其最大每段總線長(zhǎng)度為1200米，每段最多支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用單組雙絞線雙向主從通信。當(dāng)總線加長(zhǎng)或節(jié)點(diǎn)增多時(shí)需要使用中繼器連接，全網(wǎng)絡(luò)支持最多256個(gè)節(jié)點(diǎn)。RS-485通信技術(shù)應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，軟硬件實(shí)現(xiàn)較為容易，因此是國(guó)內(nèi)糧情測(cè)控系統(tǒng)采用較多的通信方式。而本文多路水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)：431)能夠靈活適應(yīng)測(cè)量庫(kù)水位、攔污柵壓差、

7、尾水位等變化緩慢或劇烈的水位的需要。2)系統(tǒng)工作體制采用輪詢方式，實(shí)時(shí)性好。3)采用無(wú)線/有線雙通道傳輸方式，提高了傳輸?shù)目煽啃浴?)水位采集站工作模式可靈活編程設(shè)定，以適應(yīng)不同的監(jiān)測(cè)環(huán)境。5)監(jiān)測(cè)分中心提供微波接口和RS-485接口，為上級(jí)監(jiān)控中心提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。1.3主要內(nèi)容本次所設(shè)計(jì)的水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：1.多點(diǎn)水位數(shù)據(jù)采集：具有自動(dòng)檢測(cè)水位等功能，可根據(jù)需要進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)、選點(diǎn)檢測(cè)和巡回檢測(cè)；2.水位數(shù)據(jù)傳輸：采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，需要解決遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和有干擾等影響；3.水位數(shù)據(jù)分析：通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后將數(shù)

8、據(jù)傳輸?shù)絃ED和報(bào)警器，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示或報(bào)警；4.水位數(shù)據(jù)顯示：根據(jù)傳回的數(shù)據(jù)通過(guò)LED顯示；5.水位預(yù)警：根據(jù)水位實(shí)測(cè)值與人工設(shè)定的超限