基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)及三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)是提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平的一個(gè)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出單點(diǎn)、有線和本地的特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)灌區(qū)尺度的信息監(jiān)測(cè)。利用現(xiàn)代水利信息化技術(shù)，及時(shí)獲取水資源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)水狀態(tài)信息，成為與現(xiàn)代水資源管理技術(shù)發(fā)展相平行的重要支撐技術(shù)問(wèn)題。
　　針對(duì)灌區(qū)范圍大、工程分散、區(qū)內(nèi)氣候差異、降雨時(shí)空分布不均勻等特點(diǎn)，本文從無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出發(fā)，選取人民勝利渠渠首為典型試驗(yàn)場(chǎng)景，對(duì)智慧灌區(qū)復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理進(jìn)

2、行了研究和實(shí)現(xiàn)，具體工作如下：
　　1、基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：采用TI推出的ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2530，并結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的Z-Stack協(xié)議棧，給出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浍@取、網(wǎng)絡(luò)管理、多源數(shù)據(jù)采集接口和數(shù)據(jù)采集控制等問(wèn)題，從軟硬件兩方面對(duì)協(xié)調(diào)器、路由器和端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
　　2、基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：針對(duì)人民勝利渠灌區(qū)的復(fù)雜環(huán)境，結(jié)合

3、目前灌區(qū)節(jié)水改造、續(xù)建配套存在的問(wèn)題，選取具有代表性的渠首作為灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的典型試驗(yàn)場(chǎng)景。將基于 ZigBee協(xié)議構(gòu)建的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于灌區(qū)信息化建設(shè)，對(duì)農(nóng)田土壤含水率、環(huán)境溫濕度以及經(jīng)緯度等信息進(jìn)行自動(dòng)化采集傳輸。為解決感知數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題，采用STM32F107作為應(yīng)用處理器，將基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與基于TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊相連接。引入μC/OS-II操作系統(tǒng)對(duì)處理器軟硬件資源進(jìn)行管理，規(guī)避前

4、后臺(tái)程序設(shè)計(jì)缺陷，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet間自由的信息交流。
　　3、基于Unity3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：創(chuàng)新性地將虛擬的場(chǎng)景與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知的數(shù)據(jù)融合，利用感知數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)虛擬場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)，形成灌區(qū)水資源時(shí)空信息。首先，采用3D Max對(duì)典型試驗(yàn)場(chǎng)景中的渠首閘、渠道、建筑物以及附近農(nóng)田樹(shù)木等對(duì)象進(jìn)行建模。然后，通過(guò)Unity3D引擎進(jìn)行模型集成和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了典型場(chǎng)景漫游、閘門(mén)量水、土壤墑情可視化和信息查詢(xún)