智慧校园供水管网监控系统设计
发布时间：2021-04-06 03:13
我国教育建设快速发展,高等院校规模迅速扩大,校园供水管网的负荷日渐增加,二次供水系统的重要性日趋凸显。校园供水管网（校园二次供水系统）作为智慧校园环境信息化建设的重要环节,其数字信息化建设亟待提高。本文从智慧校园建设理念出发,结合对二次供水管网的监控需求,以实际项目为研究背景,针对目前校园供水管网监控管理手段落后、运行参数检测不全面、无网络化管理、运行维护不方便及水资源浪费等问题,设计了一套高性能供水管网监控系统。本文所述校园供水管网监控系统,由泵房信息采集系统、管网信息采集系统及物联网监控系统组成,利用嵌入式及物联网技术实现校园供水系统的实时网络化监控,本文主要研究内容如下:首先,按照智慧校园的建设需求,查阅了大量相关文献,深入调查研究了校园供水管网的监控现状,对项目实际需求进行了细致分析,针对目前校园供水管网监控的薄弱环节,确定了本系统的总体设计方案及相关算法。其次,根据设计方案完成设备的选型,选用STM32F103C8T6作为主控芯片设计多路信号采集系统;采用MCGS触摸屏进行现场人机交互;利用NB-IoT物联网通讯技术实现下位机与物联网云平台的通讯。通过嵌入式信息采集系统与物联...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
校园供水管网监控系统示意图
智慧校园供水管网监控系统设计30管网采集模组的最小系统同样由电源电路、MCU、时钟电路、复位电路、SWD调试电路、RTC时钟电路组成。在管网信息采集模组中，STM32F103C8T6负责采集水压及水流量、控制电磁阀开关，并将传感器数据通过UART发送给物联网远传模块，云平台可通过远传模块控制电磁阀的状态。管网采集模组最小系统的电路设计同3.2.1中泵房采集模组的最小系统相同，本处不做详细介绍。3.3.2水流量与水压采集电路设计水流量计用以测量楼宇或者管道监测点的水流量信息，不仅可以用于管道漏损检测及定位分析，在项目后期拓展中还可配合远传模块实现自来水的远程抄表。管道监测点的水压可实时反映校园供水系统中管网的运行状况，管道水压体现了供水的稳定性，是供水质量的重要指标。管道发生漏损等故障会通过水压值与流量值直观表现出来。1水流量计硬件设计水流量计可分为超声波式、涡轮式、电磁流量式等，结合本文第二章的选型，选用非接触式超声波流量计，本课题中选用杭州米科传感技术有限公司生产的MIK-1158S超声波流量计，其工作电压可选220V/AC，通讯信号为4~20mA电流量，该传感器外观如图3-16所示。图3-16MIK-1158S超声波流量计Fig.3-16MIK-1158Sultrasonicflowmeter其测量原理为时差法，超声波在液体介质中传播时，其速度会受到影响，超声波传播速度与液体的流速成正比关系，其关系如下：VCφDWφTusin×+cos÷×=0（3-23）
智慧校园供水管网监控系统设计34本模块选用中移物联网公司生产的工业物联网通讯芯片M5310-A实现NB-IoT网络通讯，其工作频段为Band3、Band5、Band8[37]，可支持移动、联通、电信三大运营商，满足3gppRelease14标准，支持TCP/UDP/COAP等通讯协议。M5310-A支持AT指令对其进行通讯及配置，并支持低功耗运行，在PSM模式中工作电流可低至3uA，M5310-A功能框图如图3-20所示。图3-20M5310-A功能框图Fig.3-20M5310-Afunctionalblockdiagram根据M5310-A模块的功能图设计相应的外围电路，物联网远传模块电路包括：电源电路、SIM卡接口电路、RF射频电路、UART通讯串口等。1.电源电路设计电源电路对模组工作的稳定性至关重要，物联网远传模块正常工作电压范围应为3.1V~4.2V，且必须确保电源电压跌落不低于模组最低工作电压3.1V，此处选用LDO作为供电稳压器，LDO的低静态电流、输出电流值可达0.5A。电源电路设计如图3-21所示。
本文编号：3120641
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
校园供水管网监控系统示意图
智慧校园供水管网监控系统设计30管网采集模组的最小系统同样由电源电路、MCU、时钟电路、复位电路、SWD调试电路、RTC时钟电路组成。在管网信息采集模组中，STM32F103C8T6负责采集水压及水流量、控制电磁阀开关，并将传感器数据通过UART发送给物联网远传模块，云平台可通过远传模块控制电磁阀的状态。管网采集模组最小系统的电路设计同3.2.1中泵房采集模组的最小系统相同，本处不做详细介绍。3.3.2水流量与水压采集电路设计水流量计用以测量楼宇或者管道监测点的水流量信息，不仅可以用于管道漏损检测及定位分析，在项目后期拓展中还可配合远传模块实现自来水的远程抄表。管道监测点的水压可实时反映校园供水系统中管网的运行状况，管道水压体现了供水的稳定性，是供水质量的重要指标。管道发生漏损等故障会通过水压值与流量值直观表现出来。1水流量计硬件设计水流量计可分为超声波式、涡轮式、电磁流量式等，结合本文第二章的选型，选用非接触式超声波流量计，本课题中选用杭州米科传感技术有限公司生产的MIK-1158S超声波流量计，其工作电压可选220V/AC，通讯信号为4~20mA电流量，该传感器外观如图3-16所示。图3-16MIK-1158S超声波流量计Fig.3-16MIK-1158Sultrasonicflowmeter其测量原理为时差法，超声波在液体介质中传播时，其速度会受到影响，超声波传播速度与液体的流速成正比关系，其关系如下：VCφDWφTusin×+cos÷×=0（3-23）
智慧校园供水管网监控系统设计34本模块选用中移物联网公司生产的工业物联网通讯芯片M5310-A实现NB-IoT网络通讯，其工作频段为Band3、Band5、Band8[37]，可支持移动、联通、电信三大运营商，满足3gppRelease14标准，支持TCP/UDP/COAP等通讯协议。M5310-A支持AT指令对其进行通讯及配置，并支持低功耗运行，在PSM模式中工作电流可低至3uA，M5310-A功能框图如图3-20所示。图3-20M5310-A功能框图Fig.3-20M5310-Afunctionalblockdiagram根据M5310-A模块的功能图设计相应的外围电路，物联网远传模块电路包括：电源电路、SIM卡接口电路、RF射频电路、UART通讯串口等。1.电源电路设计电源电路对模组工作的稳定性至关重要，物联网远传模块正常工作电压范围应为3.1V~4.2V，且必须确保电源电压跌落不低于模组最低工作电压3.1V，此处选用LDO作为供电稳压器，LDO的低静态电流、输出电流值可达0.5A。电源电路设计如图3-21所示。
本文编号：3120641
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