港航建筑泥沙冲刷远程监控系统的研究与开发

论文摘要

本文所研究的课题是2007年度浙江省重点科研社会发展项目,也是国家近几年重点关注的领域之一。港航建筑的水毁多数是因为建筑物根基的泥沙冲刷所致,因此,港航建筑局部冲刷深度的可靠监控是保证它们安全运行的基础。针对这一需求,本文研制了港航建筑泥沙冲刷远程监控系统。这套自动监测系统通过对港航建筑局部冲刷信息进行实时采集,传输和处理,解决了相关冲刷情况测报的问题。本论文较为系统的分析了超声波测距原理和压力测深仪原理,并根据港航建筑远程监控系统的要求,设计了基于对采样的数据进行分析和远程监控的泥沙冲刷监控系统。该系统可通过GPRS在远方的控制中心实现远程数据采集、监视和控制。它减少了人工监控所耗费的物力和财力,同时也提高了测量精度,避免了人工读数所引起的误差。本文一共分为七个部分:第一部分介绍了本文的课题背景,第二部分阐述了港航泥沙冲刷远程监控系统设计与开发的相关理论基础,第三部分论述了系统总体方案的设计,第四部分将详细介绍系统下位机硬件部分的设计,第五部分给出整个系统软件程序的设计,第六部分为实验结果与误差分析,最后给出总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 课题研究中的关键技术
• 1.4 课题主要研究内容
• 第二章 系统实现的理论基础
• 2.1 超声波理论基础
• 2.1.1 超声波概述
• 2.1.2 声波的衰减
• 2.1.3 超声波传感器结构
• 2.1.4 超声传感器的主要参数及选择
• 2.1.5 超声测距原理与方法
• 2.1.6 系统主要参数考虑
• 2.2 压力式测深技术原理
• 2.2.1 压力式测深的依据
• 2.2.2 压阻式压力传感器的基本原理
• 2.2.3 压力传感器的温度补偿方法
• 2.2.4 压力式水深传感器数据外部校正
• 2.3 GPRS通信技术基础
• 2.3.1 GPRS的工作原理与技术优势
• 2.3.2 基于GPRS的无线数据采集/通信系统
• 2.3.3 GPRS模块—MC39i
• 第三章 系统总体设计方案
• 3.1 下位机系统设计简介
• 3.2 超声波液位测距方案设计
• 3.2.1 超声波液位测距系统简介
• 3.2.2 超声波液位测距系统实现
• 3.2.3 环境温度检测
• 3.3 水深测距方案设计
• 3.3.1 水深传感器的选择
• 3.3.2 压力式水深测距设计
• 3.4 数据输出设计
• 3.4.1 RS-232电气特性
• 3.4.2 数据输出协议
• 3.5 主电路板设计方案
• 第四章 下位机系统硬件设计
• 4.1 关键器件简介
• 4.1.1 MSP430单片机
• 4.1.2 A/D转换芯片TLC2543
• 4.1.3 时钟芯片DS12C887
• 4.2 硬件电路设计
• 4.2.1 电源设计
• 4.2.2 超声波发射电路
• 4.2.3 超声波接收电路
• 4.2.4 时钟电路设计
• 4.2.5 A/D转换电路设计
• 4.2.6 液晶显示电路设计
• 4.2.7 温度测量
• 4.3 电路的抗干扰设计
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 下位机软件设计
• 5.1.1 液位数据采集子程序设计
• 5.1.2 水深数据采集子程序设计
• 5.1.3 环境温度检测算法
• 5.1.4 数据通信协议设计
• 5.1.5 GPRS模块短消息发送流程
• 5.1.6 GPRS模块短消息接收流程
• 5.1.7 下位机系统主程序
• 5.2 上位机系统程序设计
• 5.2.1 串口通讯模块
• 5.2.2 数据库模块
• 5.2.3 打印模块
• 5.2.4 实时曲线绘制模块
• 第六章 实验结果与误差分析
• 6.1 水深测试
• 6.2 液位测试
• 6.3 误差分析
• 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢