1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、研究背景

液位监测广泛用于河道水位、水塔、消防水池和储液罐等生活及生产环节中。液体液位的准确测量是实现生产过程可靠检测和实时控制的重要保障，也是实现安全生产的重要环节^[1]。传统的测量方法，如差位分布电极法，需要电极长时间地浸泡在液体中，特别容易被电解，腐蚀。为了解决这个问题，本课题采用一种非接触性的测量技术，即超声波传感技术进行液位监测^[2]。

从实际情况考虑，需要从远端来监测液位变化并进行阀门的控制，所以要求液位检测器能够通过无线网络实时地上传液位信息。gprs网络是2g移动通信的数据传输技术，传输速率仅为56至114kbps，模块启动电流较大，功耗较高，是目前应用最广泛的移动物联网解决方案，广泛应用于环境监测，电力公司输电线路检测，工程建筑质量监理等户外物联网应用场景。nb-iot是一种符合3gpp标准的新型无线接入技术，能为物联网提供广域覆盖，在上行和下行传输数据时，最小只消耗180khz的系统带宽，可直接部署于gsm网络，umts网络或lte网络，以降低部署成本，实现网络的平滑升级，具有深度覆盖，海量连接，传输速率和功耗低，稳定可靠，成本低等优点^[3]。随着nb-iot技术已经写入标准，三大运营商的基站逐步覆盖完善，把nb-iot技术用于液位的监测、传输及控制系统中将大大提高数据传输稳定性，增加监测器寿命，实现多点监测。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本毕业设计选题十分贴近生产实际。首先，针对工业液体腐蚀性较强的特点，本系统采用超声波测距方式，避免检测器直接接触液面造成损坏。其次，目前绝大多数的远程监测设备依靠gprs网络获取远端数据，传输速率慢，网络容量小，难以实现特大规模的多点检测，由于通信协议的原因信令收发步骤繁琐导致功耗高，造成大量的网络资源浪费。而目前快速发展的nb-iot协议能够从根本上解决上述问题。这种远程数据操控方案在不久的将来必然会成为趋势，本毕业设计旨在运用所学软硬件和通信网络知识，搭建一个稳定可靠、低功耗、快速高效的远程操控系统。

1. 了解液位传感器类型与工作原理，无线采集系统的功能要求、基本工作原理；

2. 熟悉nb-iot协议的信令流程及相较于前几代无线传输协议的优势；