基于无线通讯技术的喷头水量分布测试系统

发布时间：2020-07-11 16:28

【摘要】：中国作为农业用水大国,水资源短缺的问题日益凸显,节水灌溉刻不容缓。喷灌作为世界上最先进的节水灌溉手段技术成熟、易于推广、节水效果好、节省劳动力、土地利用率高、适应性强。喷头是喷灌技术的核心,喷头的水量分布性能是评价喷头的主要指标之一。目前,已有的水量分布测试系统的水量分布测试软件和水量数据采集仪器集成度不高、水量采集仪器寿命短、可靠性差等问题仍然突出。针对这些问题,本文进行以下创新研究:1.改进了翻斗式雨量筒的信号传感元件。采用霍尔效应传感器替代干簧管,设计了相应的传感器电路模块,克服了雨量传感器的寿命不高、故障隐蔽不易发觉等问题。2.构建了基于ZigBee技术的喷头水量分布性能无线测试平台。由于水量分布试验需要大量的雨量筒进行组网并且雨量筒需要全程电池驱动,所以组网技术必须容量大、可靠性高、成本低廉、功耗低。在分析了当今最流行的几种无线组网技术后,选择采用ZigBee技术作为雨量筒的组网技术。最后基于TI公司的CC2530芯片完成了ZigBee系统硬件的设计。3.分析了ZigBee框架内的物理层、媒体接入层、网络层的工作原理及架构,讨论了ZigBee技术的组网方式和路由协议。水量分布测试系统采用协议栈ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0和IAR7.60A作为开发环境,通过中断程序和串口透传对协议栈进行改写,使用OSAL操作系统对ZigBee程序进行控制,采用树形拓扑结构进行设备组网,避免了一般星型组网可能造成的数据堵塞情况。4.设计了新型喷头水量分布测试软件。软件通过Matlab的图形用户界面完成,可以对水量分布试验数据进行采集,并提供了方格布置和径向布置两种采集方法。对采集到的数据配备了三维绘图、数据保存、水量分布均匀度计算和组合喷头预测等功能。生成的三维图像可以任意旋转观察,方便用户从不同角度对喷头水量分布情况进行评价。通过试验验证,雨量筒测量精度高、丢包率低、灵敏度高,软件操作方便快捷。该系统很好的解决了以往人工测量工作量大和喷头水量分布软件功能不够全面的缺点。为喷头水量分布评价提供了帮助。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S277.94

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本文编号：2750644