发布时间 : 星期五 文章水库控制系统设计论文资料（经典） - 图文更新完毕开始阅读30ff0720fab069dc5122016e
引言
水库是我国防洪和蓄水广泛采用的工程措施之一。随着计算机及无线通信技术的发
展，水库自动监测的信息采集、处理及发布已完成手工方式向自动方式的转变。通过建设水文站实时监控系统，利用先进的无线通讯监控手段对水库信息实施监测。采用CC1100无线网络实时网上传输水文数据，能实现对水库及其附属建筑物及管理区进行全面视频监控。
长期以来，水文工作者都是，靠手测、目测收集水文信息。直接影响到测报的精度和成果质量。利用无线监控系统采集数据，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式。
在通常情况下，由于水文站点在地理位置上分布较广或位置较偏僻。并且与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，同时，因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。而且水文信息安全防范要求高，采用有线通讯在遇到刮风、暴雨、决口等灾害时，线路一断，水文信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求，加之流域地形复杂、偏僻，铺设光纤成本也比较高。相比之下，无线通信布线简单、方便，抗灾性比较好，成本也比较低，可大量节省投资。
本文中提到的CC1100水文数据无线监控解决方案可很好地解决上述问题。用户采用无线水库监测系统，无需铺设网络电缆，可迅速方便地采集各种需要的实时数据资料，建立新的无线监控系统或对现有的无线监控系统进行扩展，具有很强的灵活性和可扩充性。可实现真正意义的实时水文信息的采集和监控、统一管理。
本课题所研究的水库监测系统采用了自动控制、计算机网络和无线通讯新技术，具有实时信息自动采集、传输、视频监控、远程数据和图像传输、信息、查询等功能。系统应用了单片机，传感器，CC1100无线模块，步进电机等元器件。可实时监控管理区水库的实时参数。该监控系统采用无线传送，传递速度快，系统结构简单。被监控点实时采集的数据文件通过无线网络通信线路及时地传输给监控中心，实时动态地报告被监测点的情，及时发现问题并进行处理，既方便又简捷。并可确保系统在各种恶劣天气情况下，都能正常运行，满足系统各种信号相互传输的准确性。可全面实现水文信息采集自动化、数字化和网络化。大大提高了水库了安全系数和水资源利用率。
1 绪论
1.1 本课题的发展现状
当前，我国水资源的短缺已严重影响了经济的可持续发展，可以说已经成为社会经
济稳定增长的瓶颈。水资源时空分布严重不均，人口众多和传统工业经济发展速度较快等因素加剧了缺水问题；严重的水污染又使缺水问题日益突出，随着流域内经济的快速增长和人口的增加，水资源的供需矛盾将越发急剧。因此，充分利用水资源，防治水污染已成当务之急！在大力加强节水、保护水质，实现水资源的可持续利用的前提下，如何提高现有水资源的管理水平就显得尤为重要，是一直困扰我们的难题。在很多偏远山区或河流的峡道口，都建立了各型的水库，它们的作用毋庸置疑。通过水库的作用，可以充分合理地利用水资源。
有了水库的蓄水功能，我们就可以充分地将水能转化为所需的能源，对社会经济的发展有着很深远的影响。但福兮祸所依，水库同时存在很严重的隐患。如若控制不当，其结果必导致巨大的灾难。因此，在大力加强节水、保护水质，实现水资源的可持续利用的前提下，如何提高现有水库的管理水平就显得尤为重要。长期以来，水文工作者都是靠手测、目测收集水文信息。直接影响到测报的精度和成果质量。利用无线监控系统采集数据，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式。
在通常情况下，由于水文站点在地理位置上分布较广或位置较偏僻。并且与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，同时，因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。而且水文信息安全防范要求高，采用有线通讯在遇到刮风、暴雨、决口等灾害时，线路一断，水文信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求，加之流域地形复杂、偏僻，铺设光纤成本也比较高。 1.2 本课题的发展趋势
CC1100模块的无线通讯性能非常好，可以高效稳定地完成信息传输任务，而且操作简单，能克服复杂的环境，传送的数据不容易受到外界的干扰，使得上位机能接收到水库完整的信息，以对其进行准确地监测分析。
随着我国社会经济的快速发展，对水资源的需求越来越大，换言之，水库的重要性越来越显著，对水库的管理力度必须加大。我国山区多，极易发生自然灾害，合理地控制水库的参数，可以减少很多损失。本课题所研究的模拟水库监测系统采用的是无线远程监测，它的实用性非常强，能有效地监测建在偏远山区人力难至的水库的实时参数，而且在原设备老化的情况下，能够轻松地进行更新和扩展，省却了大量的人力物力，工作效率也大大提高。
在要求全球自动一体化的现代社会，它是相当有研究价值的。因此，该系统有着很大的发展潜力，基于无线通讯的水库监测系统定会得到非常广泛的应用。
1.3 本课题的研究意义和目的
在通常情况下，由于水库在地理位置上分布较高或位置较偏僻。并且与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长，同时，因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。长期以来，水文工作者都是靠手测、目测收集水库水文信息，直接影响到测报的精度和成果质量。
利用模拟水库无线监控测系统采集数据，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式。而且水文信息安全防范要求高，采用有线通讯在遇到刮风、暴雨、决口等灾害时，线路一断，水文信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求，加之水库区域地形复杂、偏僻，铺设光纤成本也比较高。相比之下，无线通信布线简单、方便，抗灾性比较好，成本也比较低，可大量节省投资。
用户采用无线监控解决方案，可迅速方便地在采集水库各种需要的实时数据，而且可以对现有的无线监控系统进行扩展升级，具有很强的灵活性和可扩充性。可实现真正意义的实时水文信息的采集和监控、统一管理。
本课题中，利用自动控制、计算机网络和无线通讯新技术来构成无线监测系统，采用CC1100无线模块来进行无线传送，具有实时信息自动采集、传输、无线监控、远程数据和图像传输、信息、查询等功能，可实时监控管理区水库的情况。该系统信息传递速度快，结构简单，全面实现了水文监测自动化。 1.4 本课题的主要研究工作和各章节内容安排
本课题主要研究如何设计模拟水库监测系统的问题。由于关键在于数据的无线通讯
传输上，所以必须对CC1100模块等硬件特性要有一定的研究，要设计好功能实现的过程，实际上，整个课题的难点就在于调试上。
各章内容安排：第一二章两章主要是基础理论知识的介绍。主要有本课题的研究意义、模拟水库监测系统的相关理论知识以及简要的分析了一下所用到芯片相关理论及应用；第三章主要从总体方面分析系统的设计思路以及用到的相关原理；第四章是本次系统设计的硬件电路设计部分，详细分析了每一模块的原理、功能、相关原理图以及元件和参数的选择；第五章阐述了系统的软件部分，介绍了各模块软件的编译流程图，并对部分程序进行了分析；第六章和第七章主要讲述了系统的干扰和调试情况；最后是主要是总结和参考的文献及附录，在附录中介绍采集部分程序，CC1100无线模块通讯代码, 步进电机控制程序,串口通讯程序及上位机的VC监测界面的编译程序。
2 相关技术和基本理论介绍
2.1 CC1100无线模块的相关特性
图2.1 CC1100无线模块轮廓图
2.1.1 CC1100无线模块接口电路
图2.2 CC1100无线模块的接口电路图
CC1100 单片无线收发器工作在433/868/915MHZ 的ISM 频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。工作特点是自动产生前导码 和 CRC 可以很容易通过SPI 接口进行编程配置，电流消耗低。
表2.1 CC1100接口电路的引脚特性
引脚编号 引脚名 引脚类型 描述 1,2 VCC 电源输入 1.9V-3.6V之间 3 SI 数字输入 连续配置接口，数据输入 4 SCLK 数字输入 连续配置接口，时钟输入 5 SO(GD01) 数字输出 连续配置接口，数据输出 当CSn为高时为可选的一般输出脚 数字输出 一般用途的数字输出脚： 6 GDO2 测试信号，FIFO状态信号， 时钟输出，从XOSC向下分割 连续输入TX数据