水库液位检测与控制系统设计开题报告

1．研究的背景、目的及意义

我们国家地大物博，水力资源非常丰富，但是对于水资源的充分利用方面，还存在着很大的改进空间。水在某种程度上来讲是人们的生活息息相关的重要资产，所以我们在水的管理方面必须更加智能化，更加重视化。另一方面，我国南方降雨普遍，时常发生水灾，所以我们必须进行一些必要的监测工作，实时监测江海湖泊，水库渔场等的水位情况以及它的降雨量，此种监测方式既能够为决策防汛提供可靠的数据和资料还可以及时的预防水灾的发生，让农民的生活更加便捷。为了保证人们日常的生活、生产的需要，基于物联网的水位监测系统己经成为了人们基本日常生活状态下无法缺少的一个部分。但是一直以来农民技术跟不上时代的发展，或者由于人们生活生产的恶劣条件限制，人们都在使用传统人工的检测方式控制水库，渔场等的水位以及水温。这种残缺的管理模式存在着较多的缺点，比如说:珍贵水资源的无限浪费、无法及时有效地采取供水、甚至影响整个系统的生产效率等。科学技术的不断进步促使了社会时代的不断更新，紧接着电子信息系统也随着社会发展科技进步越来越完善。随之而来的就是人们对现在的生活质量与工作环境的越来越重视，人们打心底喜欢更科学的管理方式与生活方式。自动化技术在今天也越来越完善和普及，为了降低生活与生产的人力、财力成本，很多生活和生产领域都引用了自动化智能控制技术，不仅让生产成本得到了极大的节约，同时也让我们的生产效率和生活质量得到了极大的提高。水位检测在生活生产中具有很大的需要，比如水塔、水库、渔业养殖等都需要检测水位信息，从而做出相应的处理。

液位监测已广泛应用于各个研究领域，工业和生活领域，具有重要意义。随着科学技术的不断发展和对液位检测精度的要求不断提高以及应用范围的不断扩大，液位检测技术水平也在不断提高。根据环境的不同要求，检测装置具有不同的特性。在某些环境中，它需要高精度和高灵敏度。在某些环境下，要求测量装置在恶劣的环境下工作，抗干扰能力强。另外，系统还要求系统安全可靠，误差小，自诊断。报警能力等。

液位测量技术在国内外得到了广泛的应用。根据不同的测量原理和方法，可分为以下几类：电容式液位测量仪，浮标式液位计，压差式液位计等。

浮子式液位计基于液体中浮子的浮力并随液位而变化。浮标将连接到外部标尺，以便可以根据外部标尺的变化获得当前标高。虽然它具有结构简单，成本低等优点，但测量精度低，液面波动大大影响，强腐蚀液的方法也不适用。

压差式液位计的工作原理是当液位变化时，液体对容器底部和侧面的压力会相应变化。压力信号通过安装在底部或侧面的压力传感器转换为电信号。当前的水平可以被计算。这种测量液位的方法也是接触测量的方法之一，也不适用于具有高腐蚀性或密度的液体。

电容液位计通过测量电容传感器的电容变化来测量液位。在测量液体的介电常数的情况下，当被测液体的液位发生变化时，电容器两极之间的电容将改变，并且可以计算电流水平。该方法简单，成本低，但不适用于介电常数低或低的液体的测量。

在当前的工业生产和人们的日常生活中，视频监控技术随处可见。随着科学技术的进步和人工智能技术的飞速发展，视频监控技术已进入数字化，智能化，网络化时代，智能识别技术也被应用于视频监控领域，使得技术智能识别技术也被应用于视频监控领域。视频监控系统不需要太多人参与，可以将主观因素造成的误差降低到最低，并且还可以实时检测图像中的运动物体。在进一步提取运动物体的特征值后，我们可以得到所需的信息。现在已经应用于智能交通和人脸。识别等。为了满足展示要求和人类视觉的经验，各种高新技术得到了发展。近年来，视频图像显示卡即显示控制器的发展更为突出。由于液晶显示器现在几乎都是数字屏，分辨率越来越高，高速刷新率和严格的时间序列使得国内外大厂商在性能和价格上竞争激烈。目前，LCD控制器的设计多采用专用芯片，由于芯片性能上限，内存支持度低，分辨率限制等原因，并在一定程度上不具备很好的灵活性。

因此，基于无线通信的物联网水位检测系统具有很高的研究价值与实用价值。液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。本课题的目的是设计某水库的液位控制系统，实现全自动式放水，以及低水、满水水位报警等，该课题的实现具有重要现实意义。

相关生产产商己经开始招聘相关的技术人员，或者开始引进国外检测技术进行应用，对水位检测进行嵌入式自动化设计，减少工业或者农业生产中对专业操控人员的无辜浪费，减少人工的劳动量，逐渐提高生产效率，最终达到降低生产成本的目标。单片机开发技术在科学技术的发展下不断更新换代，越来越向多功能，体积小，多用途的方向发展，而且由于单片机的生产成本并不是很高，反而在近几年的普遍使用下成本变得越来越低，因而在生产中和生活中，水位的检测开始慢慢趋向于自动化，人们往往将水位检测综合到实际产品中以提高生产效益，节省劳动量，所以研究出一款基于无线通信的物联网水位检测系统来控制和检测水位是非常有必要的。

2．主要研究内容和预期目标

研究内容：设计一个单片机的水库水位检测系统，实现对水位水温的监控与调节。该系统包括，无线通讯系统，温度传感器、单片机控制系统、LED显示板、本设计采用51单片机作为主控制系统。

预期目标1、本地LED点阵显示屏会显示温度

2、通过传感器即时检测，检测出水位与水温信息

3、系统拥有了无线通讯系统通过短信让用户及时记录数据和了解实时水位，方便管理员获取水位信息。

4水位高度检测起到预警效果

5、ph值的检测起到后期灌溉的目的压力检测预防水位过高

6、是预防垃圾影响水位高度的检测

3．拟采用的研究方法、步骤

本文研究的是基于物联网水位检测系统，它的主要功能就是实现智能控制水温水位，而且能够将检测到的数据迅速反馈给用户。该系统以SAT89S51单片机作为主控芯片，配合CPRS无线通信平台，并结合温度传感器、超声波传感器、LCD 1 602以及水泵，实现对水位水温的监控与调节。通过传感器即时检测，检测出水位与水温信息，然后单片机将信息再经过编辑与处理，继而通过自动进出水模块来控制水位达到正常水位范围。

研究步骤：1、查阅有关资料，了解水位监测技术和当前存在的缺陷；

2、明确设计目标及其需要完成的功能；

3、完成GPRS无线通信、显示模块以及电路图的设计；

4、运用Protel软件对系统进行仿真；

5、检测系统是否能够完成预期的目标，并作出相应的改进。

4．主要参考文献

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5．具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）

（1）2021.03.02—2021.03.22（3周）查阅资料，撰写开题报告，翻译资料；

（2）2021.03.23—2021.04.12（3周）硬件功能分析，熟悉单片机指令；

（3）2021.04.13—2021.05.10（4周）设计电路原理图、编制应用程序；

（4）2021.05.11—2021.05.21（3周）系统调试及改进；

（5）2021.05.22—2021.06.04（1周）整理设计文档，撰写毕业论文；

（6）2021.06.05 提交毕业论文，毕业答辩；