船闸水位自动采集及其短消息发送系统+CAD图纸(3)

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图1-1 船闸工作原理示意图

在水位数据采集及发送中，以往的方法是安排专门人员进行人为监控，数据基本靠人工处理判断。由于地理位置的限制，人为检测相当不方便，另外费时易错；水位信息的采集、传输、处理的实时性和准确性较差，无法适应现代水位检测的需求，这样的采集及数据传输方式即被淘汰。而后发展的传统无人值守水位数据采集系统在实际应用中存在很多问题，诸如：电源采用碱性干电池，容易产生腐蚀液导致仪器损坏；模块采用易失性存贮器RAM，而模块的充电、初始化及存贮采集数据需周转插拨多次，容易出现充电未足。模块未插好和接触不良等故障，易导致数据漏采、丢失；同时模块存贮容量小，管理不善会使存贮器溢出造成数据混乱；采样时间采用定时器结合软件累加形式，会产生累积误差；读出方式需配置专门接口，插接模块不小心容易造成信号短路而“死机”，影响微机寿命和数据采集；仪器抗干扰和可靠性不够高，且不能完成现场操作，维护工作量相对较大。而以上缺点在目前的船闸水位采集及其发送系统也存在。在船闸水位自动化监控方面，由于被控对象和过程的非线性、时变性、随机干扰等因素，使得建立被控对象的精确数学模型变得很困难。在这些复杂的系统面前，传统的水位监控仪在运行过程中仍存在着一些问题，如：系统不稳定、抗干扰能力差、精度低、输出控制或显示信号不满足要求、现场更改程序或程序升级麻烦及通信能力差等。同时，单将采集的水位信息传输到PC机上显示，再由专门的人员将采集到的数据整理，最后通知过往船只通行时间，这样不仅仅占用人力、物力，还会大大的影响工作效率。

随着科技发展和社会进步，为了提高经济效益，在我国水利事业中计算机监控技术已被广泛应用，计算机实时监控越来越为广大科技工作者所重视。而在众多监控设备中，单片机以其低成本优势及强大的采集、控制存储功能在工业控制领域中得到了广泛应用。

为了更好地对船闸水位进行自动化控制，利用单片机及其外围芯片实现对船闸水位自动采集、存储、显示及远程网络接收，使监测采集更稳定，更及时。此外，将船闸水位信息及时发送每个等待过闸的船只上将大大节省船只过闸时间。因此，船闸水位自动采集及其短消息发送系统具有广泛的应用前景。

1.2 国内外发展状况

单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示，起源于上世纪七十年代中期，在1974年，美国仙童（Fairchild）公司研制出世界第一台单片微型计算机，它最早是被用在工业控制领域。与此同时，随着时代和科技的发展，自动控制技术在时代的需求中逐渐投入水利事业。早在上个世纪七十年代，北美、西欧和亚洲太平洋地区的一些技术先进国家就采取了不少新措施，将计算机技术引入了水利管理当中。而在众多监控设备中，单片机以其极强低成本优势及强大的采集、控制存储功能进入水利事业控制中是无可厚非的。

目前，在国内外，以单片机为核心的水位监控采集系统及接口技术已得到了较为广泛的应用，此类水位采集及发送系统已非常常见。其主要由传感器、信号采集、转化及发送设备、信号显示设这几部分组成。而这几部分的组成都各有不同，如传感器就有压力水位计、浮子式水位传感器、超声波传感器、激光水位计等，相对应的信号采集转化设备就不一样。压力水位计其原理是根据水位的不同而造成底下所受水的压力不同，从而改变压力水位计内部电量的变化，使之输出呈线性变化的电流、电压。而如超声波传感器，它利用的是传感器之间的信号发送和接收回声来确定水位计算的时间间隔，而浮子式水位计很明显这二者的信号采集及转化设备不会完全一样，各个环节的多样性就造成了其水位采集及发送系统各式各样。在国外，最为常见的两种为压力水位传感器和超声波液位计；而一般信号接收和转化都通过单片机来实现。