基于无线通信的港航建筑水下安全远程监控系统

摘要

随着我国经济发展及对外开放步伐的加快，我国桥梁和深水港口建筑物的数量也呈惊人的速度增长。这些港航建筑物由于长期处于复杂的水文环境中，周围的泥沙冲刷常常使它们变形、损坏以致发生水毁。港航建筑的水毁多数是因为建筑物根基的泥沙冲刷所致，由此可见，港航建筑局部泥沙冲刷深度的预测和实时测量是保证其安全运行的基础，同时也是水利水文信息化建设的发展方向之一。
　　 针对港航建筑泥沙冲刷监控中存在的问题，本文提出了一种基于无线通信的港航建筑水下安全远程监控系统的设计方案。采用单片机作为系统的控制内核，引入GPRS无线传输模块，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的测报问题。应用表明：系统运行稳定，测量误差小，可广泛应用于水库大坝、桥梁、河床等泥沙监控场合。
　　 本文一共分为六个部分：第一部分介绍了本文的课题背景，第二部分阐述了GPRS网络技术基础，第三部分将详细介绍系统总体结构设计，第四部分论述了系统监控终端的硬件设计，第五部分给出了系统的软件设计，第六部分是对全文的总结和展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章绪论

1.1选题的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第二章GPRS网络技术

2.1 GPRS网络概述

2.1.1 GPRS的产生与发展

2.1.2 GPRS的特点

2.2 GPRS工作原理

2.2.1 GPRS网络结构

2.2.2 GPRS网络接口

2.2.3 GPRS协议结构

2.3 GPRS网络的业务及应用

2.3.1 GPRS的业务

2.3.2 GPRS的应用

第三章 系统总体结构设计

3.1监控系统的组成

3.1.1数据采集终端

3.1.2 GPRS网络

3.1.3水利部门监控中心

3.2系统的设计目标

3.3系统的设计原则

3.4系统的工作原理

第四章 系统监控终端硬件设计

4.1系统监控终端硬件总体方案

4.2空气中测距模块

4.2.1空气中测距模块超声波发射部分

4.2.2空气中测距模块超声波接收部分

4.2.3空气中测距模块LED显示部分

4.3水下测深模块

4.3.1水下测深模块电源部分

4.3.2水下测深模块显示部分

4.3.3水下测深模块键盘部分

4.3.4水下测深模块超声波发射部分

4.3.5水下测深模块超声波接收部分

4.4水下区域温度测量模块

4.5主控芯片

4.5.1 MSP430单片机简介及特点

4.5.2 MSP430单片机的结构及功能模块

4.5.3主控芯片模块电路

4.6 PCB制作及硬件的抗干扰设计

4.6.1 PCB制作

4.6.2硬件的抗干扰设计

第五章 监控系统软件设计

5.1监控终端软件设计与实现

5.1.1系统监控终端主流程

5.1.2空气中超声波测距模块

5.1.3水下超声波测深模块

5.1.4水下区域温度测量算法

5.2系统的通信协议设计

5.2.1移动用户附着过程

5.2.2移动用户激活PDP上下文过程

5.2.3通信协议的实现过程

5.2.4串口通信的实现过程

5.2.5基于Socket的通信程序设计

5.3监控中心软件设计与实现

5.3.1数据库程序设计

5.3.2报表打印程序设计

5.3.3画线程序设计

5.4多传感器数据融合技术的应用

5.4.1多传感器数据融合原理

5.4.2模糊集理论在数据融合中的应用

第六章 设计总结与课题展望

6.1设计总结

6.2课题展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文