農(nóng)田灌區(qū)明渠自動量水系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、隨著世界對水資源需求的急劇增長以及環(huán)境惡化對水造成的污染，水資源危機不斷加劇。我國是個缺水大國，而農(nóng)業(yè)灌溉用水占據(jù)用水量60％以上，傳統(tǒng)的量水方式造成了大量水資源的浪費，為了節(jié)約水資源，實現(xiàn)“計劃用水、按方收費”，需要對灌溉用水進行精確測量。
　　在對灌區(qū)量水技術的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀以及目前實際應用情況的分析基礎上，本研究設計了一套農(nóng)田灌區(qū)明渠自動量水系統(tǒng)。該自動量水系統(tǒng)采用槽式測流方法，選用機翼形量水槽作為基本測量部件，利用自主

2、研制的毫米級數(shù)字式水位傳感器測量出量水槽上游水位信號，并送入上位機監(jiān)控系統(tǒng)進行處理，根據(jù)相應的水位-流量函數(shù)，計算出過槽流量，達到量測流量的目的。根據(jù)這樣的設計思路，本文完成了以下工作:
　　(1)自主研制毫米級數(shù)字式水位傳感器
　　根據(jù)灌溉水具有導電性這一基本原理，設計了水位傳感器的各部分硬件電路。①主控制器和電源模塊的電路:核心芯片分別為MSP430F149和LM1117-3.3;②信號采集部分的電路:包括檢測電路、以L

3、M339芯片為核心的電壓比較電路和以ADG732芯片為核心的多路選擇電路;③顯示部分的電路:采用三位數(shù)碼管進行水位值的顯示;④通信接口的電路:采用MAX3232電平轉換芯片設計串口通信進行與上位機的數(shù)據(jù)傳輸。
　　在各部分硬件電路的基礎上，運用C語言采用模塊化設計方法進行下位機軟件編制，實現(xiàn)水位傳感器的功能。由此設計的水位傳感器具有如下優(yōu)點:精度高;低功耗;傳感器高度集成化;水位信號采集、傳輸全數(shù)字化和穩(wěn)定可靠。
　　(2)

4、上位機監(jiān)控軟件的設計
　　利用Visual Basic6.0語言編制上位機監(jiān)控軟件對水位信號進行監(jiān)控，并對數(shù)據(jù)進行分析處理得到流量值，可實現(xiàn)以下功能:①通過編程輸入各種斷面渠道流量計算公式實現(xiàn)多種類型斷面的流量計算;②多參數(shù)計算，包括水位、瞬時流量和累積流量;③可實現(xiàn)年、月、日水量的匯總與數(shù)據(jù)庫存儲。
　　最后，通過調試試驗證明:自主研制的水位傳感器運行良好，能夠達到設計精度，顯示穩(wěn)定可靠;下位機與上位機通訊正常，可實現(xiàn)上位