磁致伸縮水位傳感器與灌區(qū)渠道水位流量采集系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市的發(fā)展，水資源緊缺已經(jīng)是一個全球性的問題。我國的農(nóng)業(yè)灌溉用水占據(jù)全國總用水量的60％以上，但是灌溉水利用系數(shù)平均不足0.5，為了實現(xiàn)灌區(qū)節(jié)約用水和科學(xué)用水，對用水進行精確測量顯得尤為重要。傳統(tǒng)的測量工具已經(jīng)無法滿足灌區(qū)對實時用水情況的需要，因此對水情的自動化測量成為一種趨勢。本文在對灌區(qū)水位流量測量技術(shù)的發(fā)展、研究現(xiàn)狀的分析基礎(chǔ)上，結(jié)合目前灌區(qū)的特點，設(shè)計開發(fā)了高精度、低成本的磁致伸縮水位傳感器，并基于磁致伸縮水

2、位傳感器研究了灌區(qū)渠道水位流量采集系統(tǒng)。取得主要進展如下:
　　(1)磁致伸縮水位傳感器開發(fā)。根據(jù)灌區(qū)渠道水位測量要求，設(shè)計傳感器頭部外殼、金屬探測桿外形、活動浮子形狀和大小、線圈骨架等的機械機構(gòu)。通過對激勵脈沖參數(shù)的分析，確定選用方波單脈沖，并確定了脈沖的幅值、寬度等參數(shù)，最終采用單片機引腳模擬激勵脈沖、電荷泵升壓電路和場效管電路組成激勵放大電路。針對微弱回波信號，通過對回波檢測線圈結(jié)構(gòu)和回波信號的分析，最終確定采用AD8420

3、放大器和比較整形電路組成回波信號處理電路，將回波信號調(diào)制成幅值為5V的方波信號?；诠鄥^(qū)水位測量精度的要求，采用D觸發(fā)器、與非門和單片機構(gòu)成計時電路，將激勵脈沖與回波信號之間時間間隔調(diào)制成PWM波形，便于準確計時。最后設(shè)計單片機外圍電路。完成各個模塊的硬件電路后，采用C語言編寫傳感器程序，實現(xiàn)水位測量。本傳感器具有精度高、功耗低、穩(wěn)定可靠的特點。
　　(2)灌區(qū)渠道水位流量采集系統(tǒng)。選用梯形渠道作為本研究的典型渠道，利用自主研制的

4、磁致伸縮水位傳感器作為灌區(qū)渠道水位采集傳感器，通過GPRS無線傳輸設(shè)備WG-8010 GPRS DTU將水位信息發(fā)送到遠程云服務(wù)，并在遠程云服務(wù)器上根據(jù)擬合的水位-流量公式計算出相應(yīng)的流量值，將數(shù)據(jù)保存到云服務(wù)的MySQL數(shù)據(jù)庫中，同時設(shè)計數(shù)據(jù)采集器將傳感器數(shù)據(jù)進行本地SD卡存儲。為方便管理人員隨時登錄查看水情趨勢和下載歷史數(shù)據(jù)，設(shè)計基于Linux云服務(wù)器的灌區(qū)渠道水位流量采集系統(tǒng)網(wǎng)站。
　　本文綜合應(yīng)用了傳感器技術(shù)、GPRS無線