基于AS-136一体式液位测试和通信系统设计与实现_开题报告

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A. 文献综述

（查找^范文相关文献，介绍本论题目前研究现状、研究成果等内容）

例如：

1.　课题背景

对阿基米德发现的浮力原理，奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德，让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日，在跨进澡盆洗澡时，从看见水面上升得到启示，作出了关于浮体问题的重大发现，并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问。在著名的《论浮体》一书中，他按照各种固体的形状和比重的变化来确定其浮于水中的位置，并且详细阐述和总结了后来闻名于世的阿基米德原理：放在液体中的物体受到向上的浮力，其大小等于物体所排开的液体重量[1,,2]。

大约在1641年，一位著名的数学家、天文学家贝尔提曾用一根10米多长的铅管做成了一个真空实验。托里拆利受到了这个实验的启发，想到用较大密度的海水、蜂蜜、水银等做实验。他选用的水银实验，取得了最成功的结果。他将一根长度为1米的玻璃管灌满水银，然后用手指顶住管口，将其倒插进装有水银的水银槽里，放开手指后，可见管内部顶上的水银已下落，留出空间来了，而下面的部分则仍充满水银。为了进一步证明管中水银面上部确实是真空，托里拆利又改进了实验。他在水银槽中将其水银面以上直到缸口注满清水，然后把玻璃管缓缓地向上提起，当玻璃管管口提高到水银和水的界面以上时，管中的水银便很快地泻出来了，同时水猛然向上窜管中，直至管顶。由此可见，原先管内水银柱以上部分确实是空无所有的空间。原来的水银柱和如今的水柱都不是被什么真空力所吸引住的，而是被管外水银面上的空气重量所产生的压力托住的。托里拆利的实验是对亚里士多德的力学的最后致命打击，于是有些人便妄图否定托里拆利的研究成果，提出玻璃管上端内充有“纯净的空气”，并非真空。大家各抒已见， 众说纷坛，引起了一场激烈的争论。争论一直持续到帕斯卡的实验成功证实托里拆利的理论后才逐渐统一起来[3,4]。

19世纪电报的发明，第一次将人类的信息传递速率提升至每秒30万公，远隔七大洲五大洋的各国民族在巴别通天塔倒下后，终于有了重新交汇的可能。但谁也不会想到，短短的二十多年后，亚历山大贝尔在送话筒中喊出的第一句求助语句，会成为开启全球通讯革命的起点，有线电话从此应运而生，远隔千里之外也能让对话即时回荡耳畔[5-6][5,,6]。

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技

术[7]。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。

随着嵌入式项目的发展我们现在可以用压强公式和阿基米德浮力定律测量我们可以使用投入式的液位传感器测量液位高度和通过GPRS设备无线传输设备将数据传出，从而实现远端检测和控制[8]。

2.  研究现状

液位包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量, 用于液位的上、下限报警等;连续液位测量是对液位连续地进行测量, 广泛应用于农田灌溉、定量施量、高炉冲渣水位测量、环境监测[9]。

对于用静压测量原理：当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压强公式为：Ρ = ρ .g.H + Po式中：P ：：变送器迎液面所受压强ρ：：被测液体密度g： ：当地重力加速度Po： ：液面上大气压H: ：变送器投入液体的深度，同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的 Po ，使传感器测得压力为：：ρ .g.H， ，显然，通过测取压强 P ，可以得到液位深度[10]。

该变送器利用液体静压力的测量原理工作，它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20mA或0～10mA电流方式输出。

无线“网格（MESH）”技术，可以实现较近范围内的高速数据通信。利用2.4 GHz频段，有效带宽可以达到6 Mbit/s，这种技术链路设计简单、组网灵活、维护方便。支持MeshController集中方式管理，终端数据无需配置，自动生成解决方案。支持MeshController热备份链路、自动漫游切换等功能。支持MeshController用户终端集中管理、多种验证方式使系统更安全。支持MeshController用户流量控制功能，可根据用户类型自由分配流量，支持限速，限流量，限制上网时间等功能[10]。

现代我国一般使用GPRS技术实现通信，其主要通过点对点及点堆垛远程数据进行传输，点对点指的是远程终端的数据交互，点对多指的是主站实现远程终端的监控，将收集数据对主站进行传输，从而实现主站的后期处理加工。

点对点数据传输也能够实现对传，假如有１、２两个GPRS，那么将第二个主站IP设置成为第一个主站的虚拟IP，将第一个主站IP设置成为第二个虚拟IP，那么第一个主站串口接收的信息就会对第二个主站进行传输，第二个串口将接收到的信息到第一个进行传输。

点对多数据传输指的是通过主站对远程终端发送控制命令，从而使远程终端能够唤醒，之后通过远程终端实现数据收集，并且将数据对主站进行传输，最后利用后期加工进行处理，并且实现报表的生成。加入有１、２台GPRS及１台主站辅助器，那么就将两台GPRS主站IP设置成为主站服务器虚拟IP，将两个串口接收的信息到主站服务器中传输[11]。

数据传输的通信设置，如图1所示。

图1　数据传输的通信设置

3. 总结与展望

 静压式液位传感器具有抗干扰能力强，抑制温漂效果好，测量精度高，能够根据不同密度的液体调节的特点，将来必定是测量液位高度的主流传感器[11]。

GPRS模块作为一个稳定的无线传输模块，以其低廉的的价格和可以控制的流量使用在无线传输模块市场一直有一席之地，其能够实时在线的功能和较低的功耗一直受到工程师的喜爱。在未来也会有较好的应用[12]。

运用前人的定理和应用我们 可以更加方便远程的监控和控制我们的液位，从而实现更加自动化，更加方便我们的生活，更精确地计量深度，更远更快速更准确地实现信息的交互[13]。

基于以上总结我提出一个以投入式静压液位传感器AS-136为传感器，STM32作为主控制器，GPRS模块作为信息交互器的实时监测传输数据系统[14]。

本方案相比于市场上那些简单发送数据或者显示液位高度的方案相比成本较低，可以远程操控，远程查询数据，实现数据实时上传实时采集，精度较高，延迟较低，可以简单连接工控机等组件再次开发[15]。

B. ^范文提纲格式

一、

（一）

1. 

2. 

3. 

……

（二）

1. 

2. 

3. 

C. 参考文献

[1] 文亚龙．致敬经典 活用考题——以“阿基米德原理”教学设计为例[J]．中学物理教学参考，2018，47(12): 26-27．

[2] Shirley Gray, Cye H. Waldman. Archimedes Redux: Center of Mass Applications from The Method[J]. The College Mathematics Journal, 2018, 49(5).

[3] 邓斌，蒋昌波，刘洋，杨树清．类阿基米德原理下方形墩柱绕流阻力与尾涡区之间的关系试验研究[J]．中国科学: 技术科学，2018，48(11): 1167-1178．

[4] 杨雯．基于开放式创新的传统广播转型研究——以阿基米FM为例[J]．新闻研究导刊，2018，9(16): 222．

[5] R. Srinivasan, V. Rajendran, Shijo Zacharia, Tata Sudhakar, M. A. Atmanand. Indigenized Indian Drifting Buoys with INSAT Communication for Ocean Observations[J]. Ocean Engineering, 2017, 145.                                                                                                         

[6] 林小博．以GPRS为基础的GPS车载终端通信技术分析[J]．中国战略新兴产业, 2018(40): 144．

[7] 王滔，黄书成，曾瑞航．带GPRS通信的气体流量计耐久性试验装置的研制[J]．计量技术， 2018(08): 31-34．

[8] 张合强，陈莹．GPRS信号不良区域数据传输的解决方案[J]．电工技术,2018(10):110-114．

[9] AS-136 数据手册[Z]．傲升自动化，2012，3-5．

[10] YeeCOM GPRS DTU测试流程和典型问题分析[Z]．恒稳科技，2014，2-5．

[11] 单丹．霍尔液位测量传感器的设计与应用[J]．电子制作，2015(08): 57．

[12] 康华光．电子技术基础模拟部分(第五版)[M]．京: 高等教育出版社，2005．

[13] 宿家郗，韩哲，徐国稳，陈树军．物联网高精度车载LNG储罐液位测量系统[J]．自动化与仪器仪表，2017(09): 82-84．

[14] 李楚．油井液位测量系统设计与应用[J]．石化技术，2016，23(11): 94-112．

[15] 胡达理．反应堆压力容器液位测量系统的设计与实现[D]．华东理工大学，2016