農(nóng)田灌區(qū)明渠自動(dòng)量水系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著世界對(duì)水資源需求的急劇增長(zhǎng)以及環(huán)境惡化對(duì)水造成的污染，水資源危機(jī)不斷加劇。我國(guó)是個(gè)缺水大國(guó)，而農(nóng)業(yè)灌溉用水占據(jù)用水量60％以上，傳統(tǒng)的量水方式造成了大量水資源的浪費(fèi)，為了節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)“計(jì)劃用水、按方收費(fèi)”，需要對(duì)灌溉用水進(jìn)行精確測(cè)量。
　　在對(duì)灌區(qū)量水技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀以及目前實(shí)際應(yīng)用情況的分析基礎(chǔ)上，本研究設(shè)計(jì)了一套農(nóng)田灌區(qū)明渠自動(dòng)量水系統(tǒng)。該自動(dòng)量水系統(tǒng)采用槽式測(cè)流方法，選用機(jī)翼形量水槽作為基本測(cè)量部件，利用自主

2、研制的毫米級(jí)數(shù)字式水位傳感器測(cè)量出量水槽上游水位信號(hào)，并送入上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行處理，根據(jù)相應(yīng)的水位-流量函數(shù)，計(jì)算出過(guò)槽流量，達(dá)到量測(cè)流量的目的。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)思路，本文完成了以下工作:
　　(1)自主研制毫米級(jí)數(shù)字式水位傳感器
　　根據(jù)灌溉水具有導(dǎo)電性這一基本原理，設(shè)計(jì)了水位傳感器的各部分硬件電路。①主控制器和電源模塊的電路:核心芯片分別為MSP430F149和LM1117-3.3;②信號(hào)采集部分的電路:包括檢測(cè)電路、以L

3、M339芯片為核心的電壓比較電路和以ADG732芯片為核心的多路選擇電路;③顯示部分的電路:采用三位數(shù)碼管進(jìn)行水位值的顯示;④通信接口的電路:采用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)串口通信進(jìn)行與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。
　　在各部分硬件電路的基礎(chǔ)上，運(yùn)用C語(yǔ)言采用模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行下位機(jī)軟件編制，實(shí)現(xiàn)水位傳感器的功能。由此設(shè)計(jì)的水位傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn):精度高;低功耗;傳感器高度集成化;水位信號(hào)采集、傳輸全數(shù)字化和穩(wěn)定可靠。
　　(2)

4、上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)
　　利用Visual Basic6.0語(yǔ)言編制上位機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)水位信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到流量值，可實(shí)現(xiàn)以下功能:①通過(guò)編程輸入各種斷面渠道流量計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型斷面的流量計(jì)算;②多參數(shù)計(jì)算，包括水位、瞬時(shí)流量和累積流量;③可實(shí)現(xiàn)年、月、日水量的匯總與數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。
　　最后，通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)證明:自主研制的水位傳感器運(yùn)行良好，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)精度，顯示穩(wěn)定可靠;下位機(jī)與上位機(jī)通訊正常，可實(shí)現(xiàn)上位