水库水文参数监测系统软件系统设计
许多国内的水文站仍采用人工方法监测水位和流量，因为观察收集数据，报告水情主要靠人工进行，再由调度命令进行现场操作，所以人为因素对数据误差影响较大，而且水库运行的劳动强度很大，采集数据的周期较长，很难全面，实时地获得水库水文参数，水库监测现状已经难以满足实际要求。 本文提出了水库水文监测系统的实现。它的主要功能是完成对水库水位流量数据的采集、处理和传输。基于对数据采集系统体系结构及功能要求分析，设计并实现的数据采集系统采用STC89C52为核心，添加了电源电路、采集电路、集中报警显示电路和无通信电路。 关键词 单片机,水库水文,自动化检测目 录
1 绪论 1
1.1 水库水文参数监测系统发展背景 1
1.2 国内外水库水位监测系统发展状况 1
1.3 研究意义 2
2 C51语言和主要元器件的介绍 3
2.1 C51语言介绍 3
2.2 各元器件介绍 5
2.2.1 STC89C52单片机 5
2.2.2 蜂鸣器 7
2.2.3 超声波传感器 8
2.2.4 霍尔传感器 9
2.2.5 蓝牙通讯模块 10
2.2.6 液晶显示屏 10
3 软件流程图 12
3.1 下位机部分软件设计 12
3.1.1 下位机主程序设计 12
3.1.2 蓝牙串口通信模块 13
3.1.3 水位检测模块 14
3.1.4 水流监测模块 16
3.1.5 液晶显示模块 17
4 Keil软件的介绍 19
4.1 Keil简介和优点 19
4.2 Keil软件开发环境 19
4.3 Keil软件调试方法 27
5 软硬联调 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录 代码 34
1 绪论
1.1 水库水文参数监测系统发展背景
我国拥有国土面积960万平方
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
9
4.2 Keil软件开发环境 19
4.3 Keil软件调试方法 27
5 软硬联调 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录 代码 34
1 绪论
1.1 水库水文参数监测系统发展背景
我国拥有国土面积960万平方公里，不但幅员十分辽阔，而且河流山川众多导致地形也分复杂，地处于北温带，为亚热带季风气候。这些地理条件使得我国成为一个洪涝灾害多发的国家，由于每年大小洪涝灾害的威胁，人民的生命和财产安全都遭受着巨大的损失。
多年以来由于我国政府高度重视防洪减灾工程的建设，兴建了很多用来预防洪涝灾害的水利工程。为了使发生洪涝灾害造成的损失降到最低，世界各国都已普遍采用通过建设水库水文自动监测系统的方法来实现对水文信息的实时监控。“监”和“控”是组成水文监控系统的两个部分，实时监测水库水文的有关信息为“监”，它让监控中心得以随时准确获取水库水文信息，“控”是在“监”的基础下，在发现水库水文数据出现异常时进而对水库控制器进行现场调节和控制，从而保证水文数据维持在安全范围之内，确保水库的安全正常运行[1]。
传统的水库监控系统都是由人工逐一操作，完成对水库的水情及安全监测，其工作量大且十分繁琐，同时具有一定的盲目性，不能对水库的整体范围进行实时监控，形成不了统一的网络。随着水利信息化的不断发展，人们基于单片机技术，将单片机和硬件设备与系统软件完美的结合起来，使水库监控变的更加自动化、标准化。这样决策者们就能够实时查询水库的运行状况，而不受时间和地点的限制，从而能及时做出正确的决策方案[2] 。
文监测系统的实现。它的主要功能是完成对水库水位流量数据的采集、处理和传输。基于对数据采随着计算机技术、自动控制技术和通信技术的发展，我们可以利用单片机设计的水文水库监测系统来实时监测水位和流量。本文提出了水库水集系统体系结构及功能要求分析，本文设计并实现的数据采集系统采用AT89C51为核心，添加了电源电路、采集电路、集中报警显示电路。
1.2 国内外水库水位监测系统发展状况
在1950年到1960年期间，我国主要采用的是通过电报或者电话的方式来监控水情、雨情等水文信息。到了1970年到1980年期间，无线电的监控方式逐步取代了电话和电报的监控方式，这个时期主要还是靠进口国外的无线电设备，我国的地位在无线电设备的开发上在这个时期还比较落后。当90年代到来，通过卫星和超短波来进行水文监控的方式开始被我国所采用，后来，当90年代末到来，监控的主体逐渐变成了internet技术和短消息。截止到2011年，我国共建成各类型水文站47000多处，其中包括了水位站1500多处，雨量站19000多处，水文环境展251处，地下水监测站13400多处。迄今为止，我国的站网体系已经基本满足种类齐全，地区分布合理，密度适中，主要功能发挥正常的要求，可以基本监控各大江河流域基本水文数据变化，基本满足水工程规划运行、大江大河防洪减灾和水资源管理等工作的要求。
国外的水库安全监测开始于 20 世纪初，到了 20 世纪 50 年代基本形成了一个比较完善的体系，国外许多发达国家于 20 世纪 60 年代末对水库安全监控技术进行了深入研究，水库安全监控技术刚开始是单一就地监测及分析研究，后来逐步演变成为遥测自动成批监测分析，水库大坝安全自动化监控系统在这样的大背景下应运而生。水库大坝安全自动化监控系统主要可以分为集中式和分布式两种类型。集中式系统应用于早期的大坝安全自动化监测，分布式系统出现于 20 世纪80年代，其在90年代被广泛应用于发达国家，例如美国的 IDA系统、Geomation 2300 系统等[3]。
1.3 研究意义
如今水库水文监测系统是水利管理最重要的组成部分，其监控数据是水情预报、大坝安全监测、防汛抗旱以及水库优化调度的主要决策依据。水库水文监测系统是一个自动采集、共享、分析水情信息的实时监控与操作系统，对水库区域的水文数据进行实时采集和处理，比如降水量、蓄水量、排泄量及水库水位等，同时对水库运行情况进行全天监控，并运用通信技术将水情信息传递到水库调度中心，由水库管理决策者做出分析判断，从而大大提升水库运行和管理的水平。
水库是保障水利工程设施和水资源的关键设施，是重要的工农业生产和城镇人民生活保障基地，是快速反应洪水预警、防汛抗旱的前沿阵地。是否能保障人民群众的生命财产安全，是否能正常发挥设计的效用直接取决于水库管理水平的优劣。水库水文监测系统可以实现自动采集和报告水库水文，水流，降雨情况，水量调度等重要的水库水文参数，优化了水资源管理服务，方便了对洪水的预防和水量的调度，为实现合理分配水资源，提高水资源利用率直接提供了科学有效的依据。是实现水库管理现代化的重要手段[4]。
1 绪论 1
1.1 水库水文参数监测系统发展背景 1
1.2 国内外水库水位监测系统发展状况 1
1.3 研究意义 2
2 C51语言和主要元器件的介绍 3
2.1 C51语言介绍 3
2.2 各元器件介绍 5
2.2.1 STC89C52单片机 5
2.2.2 蜂鸣器 7
2.2.3 超声波传感器 8
2.2.4 霍尔传感器 9
2.2.5 蓝牙通讯模块 10
2.2.6 液晶显示屏 10
3 软件流程图 12
3.1 下位机部分软件设计 12
3.1.1 下位机主程序设计 12
3.1.2 蓝牙串口通信模块 13
3.1.3 水位检测模块 14
3.1.4 水流监测模块 16
3.1.5 液晶显示模块 17
4 Keil软件的介绍 19
4.1 Keil简介和优点 19
4.2 Keil软件开发环境 19
4.3 Keil软件调试方法 27
5 软硬联调 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录 代码 34
1 绪论
1.1 水库水文参数监测系统发展背景
我国拥有国土面积960万平方
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
9
4.2 Keil软件开发环境 19
4.3 Keil软件调试方法 27
5 软硬联调 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录 代码 34
1 绪论
1.1 水库水文参数监测系统发展背景
我国拥有国土面积960万平方公里，不但幅员十分辽阔，而且河流山川众多导致地形也分复杂，地处于北温带，为亚热带季风气候。这些地理条件使得我国成为一个洪涝灾害多发的国家，由于每年大小洪涝灾害的威胁，人民的生命和财产安全都遭受着巨大的损失。
多年以来由于我国政府高度重视防洪减灾工程的建设，兴建了很多用来预防洪涝灾害的水利工程。为了使发生洪涝灾害造成的损失降到最低，世界各国都已普遍采用通过建设水库水文自动监测系统的方法来实现对水文信息的实时监控。“监”和“控”是组成水文监控系统的两个部分，实时监测水库水文的有关信息为“监”，它让监控中心得以随时准确获取水库水文信息，“控”是在“监”的基础下，在发现水库水文数据出现异常时进而对水库控制器进行现场调节和控制，从而保证水文数据维持在安全范围之内，确保水库的安全正常运行[1]。
传统的水库监控系统都是由人工逐一操作，完成对水库的水情及安全监测，其工作量大且十分繁琐，同时具有一定的盲目性，不能对水库的整体范围进行实时监控，形成不了统一的网络。随着水利信息化的不断发展，人们基于单片机技术，将单片机和硬件设备与系统软件完美的结合起来，使水库监控变的更加自动化、标准化。这样决策者们就能够实时查询水库的运行状况，而不受时间和地点的限制，从而能及时做出正确的决策方案[2] 。
文监测系统的实现。它的主要功能是完成对水库水位流量数据的采集、处理和传输。基于对数据采随着计算机技术、自动控制技术和通信技术的发展，我们可以利用单片机设计的水文水库监测系统来实时监测水位和流量。本文提出了水库水集系统体系结构及功能要求分析，本文设计并实现的数据采集系统采用AT89C51为核心，添加了电源电路、采集电路、集中报警显示电路。
1.2 国内外水库水位监测系统发展状况
在1950年到1960年期间，我国主要采用的是通过电报或者电话的方式来监控水情、雨情等水文信息。到了1970年到1980年期间，无线电的监控方式逐步取代了电话和电报的监控方式，这个时期主要还是靠进口国外的无线电设备，我国的地位在无线电设备的开发上在这个时期还比较落后。当90年代到来，通过卫星和超短波来进行水文监控的方式开始被我国所采用，后来，当90年代末到来，监控的主体逐渐变成了internet技术和短消息。截止到2011年，我国共建成各类型水文站47000多处，其中包括了水位站1500多处，雨量站19000多处，水文环境展251处，地下水监测站13400多处。迄今为止，我国的站网体系已经基本满足种类齐全，地区分布合理，密度适中，主要功能发挥正常的要求，可以基本监控各大江河流域基本水文数据变化，基本满足水工程规划运行、大江大河防洪减灾和水资源管理等工作的要求。
国外的水库安全监测开始于 20 世纪初，到了 20 世纪 50 年代基本形成了一个比较完善的体系，国外许多发达国家于 20 世纪 60 年代末对水库安全监控技术进行了深入研究，水库安全监控技术刚开始是单一就地监测及分析研究，后来逐步演变成为遥测自动成批监测分析，水库大坝安全自动化监控系统在这样的大背景下应运而生。水库大坝安全自动化监控系统主要可以分为集中式和分布式两种类型。集中式系统应用于早期的大坝安全自动化监测，分布式系统出现于 20 世纪80年代，其在90年代被广泛应用于发达国家，例如美国的 IDA系统、Geomation 2300 系统等[3]。
1.3 研究意义
如今水库水文监测系统是水利管理最重要的组成部分，其监控数据是水情预报、大坝安全监测、防汛抗旱以及水库优化调度的主要决策依据。水库水文监测系统是一个自动采集、共享、分析水情信息的实时监控与操作系统，对水库区域的水文数据进行实时采集和处理，比如降水量、蓄水量、排泄量及水库水位等，同时对水库运行情况进行全天监控，并运用通信技术将水情信息传递到水库调度中心，由水库管理决策者做出分析判断，从而大大提升水库运行和管理的水平。
水库是保障水利工程设施和水资源的关键设施，是重要的工农业生产和城镇人民生活保障基地，是快速反应洪水预警、防汛抗旱的前沿阵地。是否能保障人民群众的生命财产安全，是否能正常发挥设计的效用直接取决于水库管理水平的优劣。水库水文监测系统可以实现自动采集和报告水库水文，水流，降雨情况，水量调度等重要的水库水文参数，优化了水资源管理服务，方便了对洪水的预防和水量的调度，为实现合理分配水资源，提高水资源利用率直接提供了科学有效的依据。是实现水库管理现代化的重要手段[4]。
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