任国鹏开题报告.doc

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1、辽宁工业大学毕业设计（论文）开题报告 题目 无线智能水表的设计 电气工程学院 院（系） 测控技术与仪器 专业 093 班学生姓名 任国鹏 学 号 指导教师 王铁超 开题日期：2013 年 3 月 16 日开 题 报 告一、题目来源与意义我国是个水资源十分短缺的国家，人均水资源量仅占世界平均水平的四分之一。目前我国人均水资源量22000立方米，为世界平均水平的31%。全国669座城市有400余座供水不足，其中严重缺水的有110座。到2030年中国人均水资源量将降到接近国际承认的1700立方米的用水紧张的标准。从城市发展看，21世纪中叶中国的城市化率可能达到70%；从人口增长上看，2030年左右，

2、中国人口将达到约16亿。这将意味着随着城镇人口的增加，人类不可或缺，赖以生存的水资源的需求随之相应快速递增。城市水供求矛盾将更加尖锐。水表作为计量水的法定计量工具，既是供排水公司作为计量收费的依据，也是限制城镇人口浪费水资源的一种重要手段。社会经济用水安全保障已经成为制约我国社会经济发展的重要因素。解决水资源问题已迫在眉睫，节水无疑是当前最可行、最快捷的措施之一。使用电表收费就是一个行之有效的手段，抄表方式多为人工入户抄表，而且归各个管理部门收费这种收费方式存在很多弊端：抄表工作强度大，效率低；管理费用高，执行难度较大；入户抄表难度大，而且存在安全隐患；随着芯片技术的发展和跳频技术的成熟，特别

3、是无线网络协议和无线网络的成熟，可以利用跳频技术和无线网络技术实现无线远程抄表。目前无线网络在国外已经陆续开始应用，相信在不久的将来无线网络技术在我国也会开始应用和普及。实现水表数据的远传有如下优点：可以有效解决入户抄表效率低的问题，提高管理效率，杜绝水费拖欠；避免干扰居民生活。杜绝安全隐患；远程抄表可以随时了解居民用水状况，不受抄表时间的限制；杜绝了偷水，漏水现象，可以节约水资源。因此无线远传的水表的研究应用具有重要意义。智能无线远传水表系统是利用计量传感器、无线数据传输技术和单片机智能控制技术结合在一起的一种远程计量、测控、抄读系统。是实现自来水行业水资源管理、水表抄读、水费收费管理自动化

4、、数字化、网络化的管理系统。就传统机械水表而言，无线远传水表计费精确，不易偷水。智能水表的推广有很好的经济效益：它可以降低人工费用；降低偷水，漏水费用；降低水表的管理费用；维护方便；性价比较高。同时智能水表也有很好的社会效益：智能抄表系统为实现国家建设部在小康住宅标准中提出的推广应用户外计量技术提供了有利的保障；能够避免水表计量和收费过程中的各种错计、漏记用水和拖欠水费等现象；有利于促进科技进步和新材料的研制二、系统要实现的功能和预期达到的设计指标本设计在原来水表的基础上，加装新型传感器和控制电路板而成，改装后的各类表不影响原表的性能指标。它可以降低自来水收费人员的工作强度，在停电的情况下，不

5、影响对信息的采集和存储，采用电池供电。同时无线传输距离要远。系统数据要有安全措施，采用ERROM存储技术，系统掉电后数据不会丢失。智能无线远传水表应实现以下功能：1、定时又可定量上报水量功能；2、水表阀门控制功能；3、用户长期未用水情况报告功能；4、远传水表被破坏或受干扰报告功能；5、用水量过大或过小报告功能；6、电池电能不足报告功能；7、参量设置功能；技术指标如下：工作电压：3.6V；供电方式：锂电池供电；计量精度：0.01吨 ；通信速率：1200bps-20kbps（注）开题报告要点：1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。2、题目主要内容及预期达到的目标。3、拟采用哪些方法及

6、手段。4、完成题目所需要的实验或实习条件。5、完成题目的工作计划等。（开题报告不够用时可另附同格式A4纸）1开 题 报 告三、设计系统实现的方法及手段 无线智能水表是整个系统的基层设备，是信息的产生单元，用户的用水信息通过无线智能水表检测、存储、发射，数据集中器将该信息进行认证并存储。需要数据下载时，抄表员可以通过手抄器以无线的方式抄取集中器中的数据。抄回来的数据，通过管理计算机进行数据的过滤和分类处理，处理后的数据存储到计算机内，并形成各种管理表格和统计表格，抄表员可以通过手抄器以无线的方式控制无线智能水表的工作方式和参数设置，无线智能水表工作总体框图如下：信息管理系统数据采集器（手抄机）集

7、中器 有线RS232接口无线通信接口发讯水表图1 无线智能水表系统工作框图 整个系统可分为三个模块，分别是智能水表模块；集中器模块；手抄机理模块，其中最重要的模块是智能水表模块，构成示意图如下：CPU输入采集入口时钟模块电压检测模块存储模块无线传输模块马达驱动模块电源水表显示模块图2 无线智能水表构成框图(1) CPUCPU是控制整个电路的核心，他能依据手抄机的命令来进行相应的操作，并能监测，处理，记录水表送来的信号。依据规定进行判断是否为有效信息，按规定进行发射和存储。 (2)存储模块用来存储程序和常数CPU应选择功耗小，抗干扰能力强，编程调试方便，功能强大，价格低的智能芯片，单片机是唯一的

8、选择。（3） 输入采集接口 输入采集接口电路有传感器，线路故障监测器，输入滤波器构成，输入滤波器用于滤除信号中的干扰成份，把干净的传感器信号传给系统。故障监测电路在输入电路工作出现异常情况下提示系统报警。传感器用于检测用水信息。（4） 无线数传模块 无线数传模块是完成无线智能水表与手抄机无线数据的传输。应选择功耗小，抗干扰能力强，控制方便，功能强大，价格低的集成电路。芯片应集成数据收，发和数据处理等功能。保证通讯的可靠性（5） 电源 由于机械表无电源，智能无线水表所加的控制电路板需要电源才能正常工作，因此采用电池供电，本设计要求采用锂电池供电。（6） 马达驱动模块 由于智能无线水表上加上了电磁

9、阀，因此在控制电路上应设有马达驱动单元电路，依据CPU的命令来驱动电磁阀的开启和关闭。（7）电压检测模块 由于智能无线水表采用电池供电，一旦出现电压不足，将会造成整个装置不能正常工作，影响用水量的正常计量。（8）显示模块 主要是用来显示用户用水信息，可以让用户清楚地了解自己用水信息。CPU数据存储器无线模块无线数传图3 集中器模块结构图集中器的作用是将水表发射的信息进行认证并存储，需要数据下载时，抄表员可以通过无线方式抄取集中器的数据，同时也可以根据情况向集中器发送相应的指令。集中器主要起到水表和手抄机的通信作用图4 手抄机结构框图CPU无线通信接口数据存储器有线RS232接口按键输入 手抄机

10、结构框图相对简单，无线通信接口用于接收来自水表所传送的数据，并在数据存储器中存储，当抄表员接收完数据后带回公司通过有线RS232接口连接信息管理系统将数据传送给计算机进行分析，处理。按键输入是控制手抄机执行接收数据，发送指令的按键。四、实习调研（1）对国内外智能水表发展情况进行调研。（2）查询智能水表的工作原理和产品信息。（3）查阅无线远传数据传输方式等方面的有关资料。五、完成题目的工作计划第1周 查阅有关资料，收集与研究课题有关资料第2周 根据文献资料，设计总体方案，第3周 模块方案比较，开题答辩第4周 CPU的选择与设计第5周 无线传输芯片的设计； 第6周 马达控制驱动芯片设计第7周 传感

11、器设计第8周 电池、电压检测元件设计第9周 时钟模块设计第10周 阀门控制设计第11周 完成硬件电路设计，毕业设计中期检查第12周 软件总体设计思路及流程第13周 手抄机对无线水表通信协议设计第14周 软件抗干扰，电压过低报警程序设计第15周 卷积纠错和数据检验设计第16周 程序编制及调试第17周 论文定稿，完成打印、装订准备最后的毕业论文答辩2开 题 报 告查阅资料、文献目录1 汪恕诚资源水利的理论内涵和实践基础中国科技核心期刊，2000，42 索丽生我国水资源管理战略性转变新华社，2005.93 叶显苍水表如何更上一层楼中国工业报，2003.74 姚灵中国水表行业发展展望中国水表网，200

12、7.105 潘柯再谈远传水表的技术与发展中国住宅设施，2004.116 潘柯远传水表产生与展望中国计量，2011 .17 高晓玲水表智能的技术及发展中国招标，2006.88 付卫东智能水表发展状况城市建筑智能系统，20099 李文海电信技术概论人民邮电出版社，201010何利民从无线电世界到单片机世界无线电，200911 孔宪政数字通讯传输基本原理国防工业出版社，2007.812田建艳低功耗智能网络水表的设计. 电脑开发与应用，2009，28（7）：1-513 刘希民水表远传流量计的研制山东建材学报，200714 孟泽初智能水表系统的研究与开发东南大学硕士学位论文，2007.315 S. Ro

13、siek；F.J. Batlles；F；J；BatllesA Microcontroller-based Data-acquisition System For Meteorological Station MonitoringEnergy Conversion & Management，2008，49(12)：1-54指导教师意见：(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测)指导教师签字：年 月 日教研室意见：教研室主任签字： 年 月 日5开 题 须 知一、学生要认真填写开题报告。在毕业设计（论文）答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交开题报告，作为答辩评分的参考材料，没有开

14、题报告不能参加答辩。如果丢失要及时办理补交手续。学生毕业后，开题报告与学生毕业设计（论文）一并存档备案。二、毕业设计（论文）题目一经确定，指导教师要给学生下达毕业设计（论文）任务书，学生根据任务书的要求进行开题，一般安排在毕业设计（论文）正式开始的第二周至第三周进行。 三、开题报告的审查由各专业教研室主持，每个学生的报告时间为1015分钟。开题通过后学生才能正式获得毕业设计（论文）的资格。 四、学生要充分理解毕业设计（论文）题目的内容和要求，在指导教师的指导下制定切实可行的工作计划，并且要具备进行毕业设计（论文）所要求的实验或实习（调研）条件。五、学生要按照指导教师所下达的毕业设计（论文）任务书的要求，认真进行文献资料的检索、搜集和查阅，并做好记录。 六、开题审查不合格的学生，必须在一周内重新进行开题。表