【摘要】：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(jī)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(jìn)行精確測量。 在對灌區(qū)量水技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀以及目前實際應(yīng)用情況的分析基礎(chǔ)上,本研究設(shè)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(jī)翼形量水槽作為基本測量部件,利用自主研制的毫米級數(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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行處理,根據(jù)相應(yīng)的水位-流量函數(shù),計算出過槽流量,達(dá)到量測流量的目的。根據(jù)這樣的設(shè)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(dǎo)電性這一基本原理,設(shè)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LM339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(jìn)行水位值的顯示；④通信接口的電路：采用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計串口通信進(jìn)行與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。 在各部分硬件電路的基礎(chǔ)上,運用C語言采用模塊化設(shè)計方法進(jìn)行下位機(jī)軟件編制,實現(xiàn)水位傳感器的功能。由此設(shè)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)上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計 利用Visual Basic6.0語言編制上位機(jī)監(jiān)控軟件對水位信號進(jìn)行監(jiān)控,并對數(shù)據(jù)進(jìn)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(diào)試試驗證明：自主研制的水位傳感器運行良好,能夠達(dá)到設(shè)計精度,顯示穩(wěn)定可靠；下位機(jī)與上位機(jī)通訊正常,可實現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控目的和設(shè)計的功能,并且測得的流量精度比較高,最終實現(xiàn)了明渠自動量水,有一定的應(yīng)用前景。
【圖文】：

測控一體鬧Fig.l-]flumegate

良好的流體力學(xué)特征，從而渠道阻水小，經(jīng)過量水槽時水頭損失小。機(jī)翼形量水槽的關(guān)鍵部位是量水槽的槽壁，，其外形曲線如飛機(jī)機(jī)翼一般，量水槽結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。其中：P代表量水槽槽壁沿鉛垂方向上的最大厚度，即翼高；L代表量水槽槽壁收縮段和擴(kuò)散段的總長，即翼長；翼形曲線的坐標(biāo)原點即為流線型內(nèi)壁的上游端點。翼長和翼高對機(jī)翼形量水槽的翼形起著重要的控制作用，對量水精度起決定性作用，因此為了使水頭損失和壅水高度最小，保證測量精度，在進(jìn)行量水槽設(shè)計時，要著重考慮翼長和翼高的尺寸。翼長L決定水流過喉口收縮形成臨界流時流線的水平程度，過長過短都有弊端，過長導(dǎo)致摩擦阻力過大，加大水頭損失，過短水流不穩(wěn)無法使流線水平，因此應(yīng)當(dāng)首先確定量水槽的翼長L。根據(jù)需要確定斷面收縮比，收縮比不能過大，否則影響渠道的過水能力使壅水嚴(yán)重
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S274.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2629576