黄河巴彦淖尔流域水流信息监测系统设计
发布时间：2021-06-14 07:21
水资源对一个国家的经济发展与国家安全都至关重要,对水资源及其环境监测就显得尤为重要。随着现代化农业的发展,合理利用自然水资源为灌区提供灌溉将是未来的趋势。一套水资源监测系统能够节省大量人力物力,为农业灌溉提供科学支撑。不同的河流其侧重点及其检测方法均不相同。通过研读大量国内外水资源监测系统,并多次来到黄河河岸进行调研考察,根据实地观测设计了一套以STM32为核心处理芯片的全天候监测系统。本系统融合了数据采集、无线传输技术、光纤传输技术及云平台上传等技术。首先,阐述了水资源监测系统的背景及意义,并介绍了国内外研究及应用现状。据此制定了系统整体框架,同时确定了系统的检测指标,并对传感器进行了选型。其次,根据系统要求设计科学合理的传输网络。整个传输网络分为两级,第一级为ZigBee无线传输,第二级为光纤传输,最终利用TCP/IP协议上传到Web服务器上。再次,根据系统要求设计了所需要的硬件系统,并呈现了部分关键硬件电路图。包括ARM控制系统、LCD显示电路及Web模块等电路。然后,根据已经完成的硬件系统,完成其软件设计,实现传感器数据的检测,及各模块的通信。并完成现场调试。最后,对整个论文的...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
河套灌区模型
内蒙古大学硕士学位论文6第二章系统框架及传输网络设计与实现2.1系统总体架构2.1.1灌区现状本课题的目标设计一个关于黄河灌区的水资源监测系统。目前巴彦淖尔的河套灌区是由上百个监测点组成的一个庞大系统，每个监测点都因为其不同的地理环境及周围建筑物等影响，必须要采用不同的监测方法，河套灌区模型如图2.1所示。图2.1所示的塔为灌区自建的4G塔，因运营商4G费用太高，故而自行建立信号塔用于传输，其系统框架如图2.2所示。图2.1河套灌区模型Figure2.1Modelofhetaoirrigationarea图2.2河套灌区整体系统框架Figure2.2Overallsystemframeworkofhetaoirrigationarea
内蒙古大学硕士学位论文8模块终端；3.ZigBee无线模块：将各终端数据通过无线方式传送到本地监测站，其中ZigBee分为终端和协调器，协调器需要承担本地监测站的数据初步整合；4.ARM控制系统：在总控制中心，用来将远程传回的数据就行整合解析，并将数据通过TCP/IP协议传送到Web服务器；5.Web服务器：将接收到的数据发布到Web浏览器，方便局域网内用户随时查看。系统框架如图2.3所示。图2.3系统框架Figure2.3Systemframework2.2传感器的选型2.2.1系统检测指标本次设计的系统硬件开发需要达到的性能指标：采集系统巡检周期：①渠道水情信息采集系统对数据的实时性要求比较高，采用广播轮询方式，数据更新时间根据总线设备的数量为2~15秒；②地温信息相对变化缓慢，采用定时采集方式，周期为5分钟；通讯方式：通讯距离30m以内的采用有线通讯方式（RS485），30-100m通讯采用无线通讯方式（ZigBee），远距离使用光纤通讯。传输速率以及协议：9600bps，自定义通讯协议；电源：室内使用220V交流电源，保证在停电情况下，监测系统仍可使用72小时；野外无市电接入条件的采集点使用太阳能板供电，满足采集系统用电需要，可以在连续阴天的情况下工作72小时。野外采集设备工作电流要求：系统休眠状态不大于5mA、系统工作状态不大于150mA、系统处于通讯状态不大于250mA；水位计量程及精度：0.3-10m，2cm误差；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LoRa的河流水质监测系统设计[J]. 杨一博,张峻箐,张志俭. 物联网技术. 2020(03)
[2]雷达流量在线监测和泥沙在线监测系统的应用[J]. 人民黄河. 2020(03)
[3]湖南省土壤系统分类中年均土壤温度的估算方法研究[J]. 于康,欧阳宁相,张杨珠,周清,盛浩,黄运湘,袁红. 湖南农业科学. 2019(12)
[4]河套灌区：七级灌排体系 保障粮食安全[J]. 中国水利. 2019(19)
[5]流量自动监测比测率定分析[J]. 陈玉斌. 海河水利. 2019(03)
[6]国产水质自动监测系统在三峡水库的应用评估[J]. 陈文重,高千红,彭春兰,严海涛. 水利水电快报. 2019(02)
[7]智慧农业园环境监测系统设计[J]. 王磊. 居舍. 2018(36)
[8]基于声学多普勒测流法对南方某河段污染物的通量监测[J]. 孙展鸿,莫杰君,郑珏雅. 广东化工. 2018(03)
[9]陕西省中小河流水文监测系统项目建设成果评价与思考[J]. 师光玉. 陕西水利. 2017(06)
[10]农业土壤含水率监测及灌溉系统研究——基于物联网模式[J]. 宋艳,黄留锁. 农机化研究. 2017(04)
硕士论文
[1]基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统[D]. 梁超.北京林业大学 2019
[2]基于物联网的家庭环境监测系统[D]. 安臣伟.内蒙古大学 2019
[3]一体化闸门的设计与控制[D]. 彭进.扬州大学 2018
[4]基于ZigBee/GPRS/WebGIS的黄河兰州段水环境监测系统的设计[D]. 张银元.兰州交通大学 2016
[5]无线传感网络水质监测节点设计与节点部署研究[D]. 李玲燕.西安建筑科技大学 2015
[6]基于ZigBee的智能无线传感器网络系统的设计与实现[D]. 高海波.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于ZigBee的灌溉水渠水质监测系统设计[D]. 任培家.黑龙江大学 2012
[8]黄河河道冰水情冰凌图像监测系统设计与数据处理[D]. 李国宏.太原理工大学 2012
[9]黄河流速监测系统的设计[D]. 黄小亮.山东大学 2009
本文编号：3229343
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
河套灌区模型
内蒙古大学硕士学位论文6第二章系统框架及传输网络设计与实现2.1系统总体架构2.1.1灌区现状本课题的目标设计一个关于黄河灌区的水资源监测系统。目前巴彦淖尔的河套灌区是由上百个监测点组成的一个庞大系统，每个监测点都因为其不同的地理环境及周围建筑物等影响，必须要采用不同的监测方法，河套灌区模型如图2.1所示。图2.1所示的塔为灌区自建的4G塔，因运营商4G费用太高，故而自行建立信号塔用于传输，其系统框架如图2.2所示。图2.1河套灌区模型Figure2.1Modelofhetaoirrigationarea图2.2河套灌区整体系统框架Figure2.2Overallsystemframeworkofhetaoirrigationarea
内蒙古大学硕士学位论文8模块终端；3.ZigBee无线模块：将各终端数据通过无线方式传送到本地监测站，其中ZigBee分为终端和协调器，协调器需要承担本地监测站的数据初步整合；4.ARM控制系统：在总控制中心，用来将远程传回的数据就行整合解析，并将数据通过TCP/IP协议传送到Web服务器；5.Web服务器：将接收到的数据发布到Web浏览器，方便局域网内用户随时查看。系统框架如图2.3所示。图2.3系统框架Figure2.3Systemframework2.2传感器的选型2.2.1系统检测指标本次设计的系统硬件开发需要达到的性能指标：采集系统巡检周期：①渠道水情信息采集系统对数据的实时性要求比较高，采用广播轮询方式，数据更新时间根据总线设备的数量为2~15秒；②地温信息相对变化缓慢，采用定时采集方式，周期为5分钟；通讯方式：通讯距离30m以内的采用有线通讯方式（RS485），30-100m通讯采用无线通讯方式（ZigBee），远距离使用光纤通讯。传输速率以及协议：9600bps，自定义通讯协议；电源：室内使用220V交流电源，保证在停电情况下，监测系统仍可使用72小时；野外无市电接入条件的采集点使用太阳能板供电，满足采集系统用电需要，可以在连续阴天的情况下工作72小时。野外采集设备工作电流要求：系统休眠状态不大于5mA、系统工作状态不大于150mA、系统处于通讯状态不大于250mA；水位计量程及精度：0.3-10m，2cm误差；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LoRa的河流水质监测系统设计[J]. 杨一博,张峻箐,张志俭. 物联网技术. 2020(03)
[2]雷达流量在线监测和泥沙在线监测系统的应用[J]. 人民黄河. 2020(03)
[3]湖南省土壤系统分类中年均土壤温度的估算方法研究[J]. 于康,欧阳宁相,张杨珠,周清,盛浩,黄运湘,袁红. 湖南农业科学. 2019(12)
[4]河套灌区：七级灌排体系 保障粮食安全[J]. 中国水利. 2019(19)
[5]流量自动监测比测率定分析[J]. 陈玉斌. 海河水利. 2019(03)
[6]国产水质自动监测系统在三峡水库的应用评估[J]. 陈文重,高千红,彭春兰,严海涛. 水利水电快报. 2019(02)
[7]智慧农业园环境监测系统设计[J]. 王磊. 居舍. 2018(36)
[8]基于声学多普勒测流法对南方某河段污染物的通量监测[J]. 孙展鸿,莫杰君,郑珏雅. 广东化工. 2018(03)
[9]陕西省中小河流水文监测系统项目建设成果评价与思考[J]. 师光玉. 陕西水利. 2017(06)
[10]农业土壤含水率监测及灌溉系统研究——基于物联网模式[J]. 宋艳,黄留锁. 农机化研究. 2017(04)
硕士论文
[1]基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统[D]. 梁超.北京林业大学 2019
[2]基于物联网的家庭环境监测系统[D]. 安臣伟.内蒙古大学 2019
[3]一体化闸门的设计与控制[D]. 彭进.扬州大学 2018
[4]基于ZigBee/GPRS/WebGIS的黄河兰州段水环境监测系统的设计[D]. 张银元.兰州交通大学 2016
[5]无线传感网络水质监测节点设计与节点部署研究[D]. 李玲燕.西安建筑科技大学 2015
[6]基于ZigBee的智能无线传感器网络系统的设计与实现[D]. 高海波.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于ZigBee的灌溉水渠水质监测系统设计[D]. 任培家.黑龙江大学 2012
[8]黄河河道冰水情冰凌图像监测系统设计与数据处理[D]. 李国宏.太原理工大学 2012
[9]黄河流速监测系统的设计[D]. 黄小亮.山东大学 2009
本文编号：3229343
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