基于农用灌溉井房的智能水电双控系统研究

发布时间：2020-03-31 06:32

【摘要】：我国是传统的农业大国,水资源人均占有量较少,农业灌溉作为用水大户每年其用水量占到年总用水量的70%左右。现阶段,农用灌溉井房信息化建设缺乏统一规范,智能化程度低,水电费换算、水表计量自动化程度差。很多地区只收灌溉过程中产生的电费不计取水费,造成农业灌溉用水的浪费和偷用,很大程度上不利于农业水资源的节约和保护。为满足取用水管理和计量收费需要,完善农田水利配套工程和供水计量设施建设,以农业灌溉用水计量采集系统为载体,安装部署智能节水控制设备,利用互联网+物联网传感器技术,搭建农业用水综合改革云服务管理系统,实现省、市、县、乡、村、用水户对农业用水的信息管理已势在必行。因此设计基于农用灌溉井房的智能化水电双控系统具有重要意义。本课题针对基于农用灌溉井房的智能水电双控系统进行了技术研究和设计,通过对系统功能需求的分析,将整个智能水电双控系统设计为4层分布式局部闭环结构,分别是控制管理层、信息采集层、收费管理层和控制执行层,保证系统的可靠性。选用STM32F103VET6芯片作为控制管理层的控制核心,保证系统具有多任务处理的能力,为进一步加强控制系统对多任务处理的实时性和稳定性,移植并运行μC/OS-Ⅱ操作系统。物联网远程通信功能选取GPRS模块和NB-IOT模块,通过物联网技术实现系统的远程数据传输和服务器对系统的远程控制。信息采集层采用通信稳定、计量精度等级高的电磁流量计和电子式电能表实现对用水量、用电量的计量。收费管理层为了用户管理方便及使用方便采用非接触式M1卡实现一张卡对水费、电费的收费管理,做到“一卡双控”和“水电双控”。控制执行层采用PLC和中间继电器实现对水泵灌溉的控制,另外通过PLC的反馈指令实现对执行部分的状态监测,保证控制的可靠性。对系统实验数据分析表明,用户刷卡成功率100%;用水计量等级可以达到0.5级,重复性误差小于0.2%;设备联网上报数据的成功率为100%;设备电子式电能表标定准确度等级达到1.0级;设备整体稳定性较好。
【图文】：

（４）支持ＩＰ协议，并且在建立连接过程非常迅速，从开始网络连接到上成功耗时在２ｓ以内，大大缩短了连接时间。逡逑（５）永久在线逡逑移动端无论有没有数据的传输，都可以通过ＧＰＲＳ和网络保持实时态，进一步加强了移动数据终端联网的速度。逡逑（６）资源占用率低逡逑由于采用分组交换方式而且是按照传输数据量收取费用的，所以多可以连接一个网络通道，大大加大了资源的利用率。逡逑（７）自适应能力强逡逑ＧＰＲＳ采取４种编码方式，并且在通信时能够占用８个通道实现数据输，因此ＧＰＲＳ可以根据自身所处的网络环境选取合适的编码方案，进一得自适应能力得到加强。逡逑ＧＰＲＳ移动终端远程通信时首先通过串行或者无线连接的方式连接到Ｇ终端传输数据；ＧＰＲＳ分组数据会被实时地发送到ＧＳＭ基站；ＧＳＭ将数理后再将其发送到ＧＰＲＳ邋ｆｊ？千网；最后分组数据在ＧＰＲＳ网关支持节点处再发送到目的网络移动台。ＧＰＲＳ数据传输过程如图２－１所示。逡逑

防止出现数据丢包情况，通信过程中每次接收数据从数据起始位开始，然后起逡逑始位后边紧跟着数据位，当接受到数据停止位标志着一帧数据接收完毕。逡逑ＲＳ２３２数据帧格式如图２－２所示［２４１。逡逑高电平逡逑低电平邋＿｜｜＿｜｜＿｜｜＿｜｜＿逡逑起始位逦数据位逦停止位逡逑图２－２数据帧格式逡逑２．３嵌入式系统逡逑２．３．１嵌入式系统简介逡逑随着电子技术的蓬勃发展，嵌入式技术越来越被运用到大家的日常生活，逡逑屮去，，嵌入式系统也变得越来越重要起来｜２５１。嵌入式系统是用于控制、监视和逡逑辅助设备运作的设备，是一种嵌入到受控制器件的内部当中，为了实现特定的逡逑应爪而设计的专用计算机系统。逡逑用户应用程逡逑＾序逡逑Ｉ逦，邋Ｔ邋，逡逑嵌入式操作！逡逑｜逦系统邋｜逡逑嵌入式：＿逦：逦｜￣￣逡逑系统卜邋－—N逡逑ｊ外围硬件设｜逡逑＇备逡逑嵌入式处理丨逡逑器逡逑图２－３嵌入式系统结构组成示意图逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S274

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本文编号：2608708