【摘要】：水不僅是人類生產(chǎn)生活的關(guān)鍵資源,而且是維持人類生命的源泉。如今,隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,水資源的保護(hù)和治理成為了社會的主要關(guān)注問題。地下水是整個水資源的重要組成部分,有效的保護(hù)和利用地下水資源才能解決城市用水和農(nóng)業(yè)灌溉的問題。水資源是農(nóng)業(yè)自動化迅速發(fā)展的一個瓶頸,因此,要全面掌握地下水資源的信息解決農(nóng)業(yè)灌溉等問題。地下水資源對農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著特殊的意義。 我國北方一些地區(qū)缺水嚴(yán)重,特別是農(nóng)田灌溉的水源得不到有效的保障,都需要開采地下水來解決灌區(qū)的灌溉問題。地下水具有地表水所達(dá)不到的優(yōu)點(diǎn),不受氣候所影響,對防旱抗旱有較強(qiáng)的能力,因此,農(nóng)業(yè)灌溉較多的使用地下水資源。但是隨著近些年來對地下水過度的依賴,無節(jié)制的開采地下水導(dǎo)致地面塌陷等環(huán)境問題越來越多。因此對灌區(qū)的地下水資源信息建立一個完善的管理系統(tǒng),合理開發(fā)利用,成為解決農(nóng)業(yè)用水的主要手段。本文所設(shè)計(jì)的灌區(qū)地下水遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測終端采集并且處理監(jiān)測到的水位信息,然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將所采集的水位數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送到上位機(jī)監(jiān)測中心,在上位機(jī)監(jiān)測中心用戶可以看到當(dāng)前水位的信息,并且可以查看歷史水位信息。 系統(tǒng)主要有三個部分：灌區(qū)地下水遠(yuǎn)程監(jiān)測終端、無線通信GPRS、上位機(jī)監(jiān)測中心。灌區(qū)地下水遠(yuǎn)程監(jiān)測終端采用STM32為主控芯片,配合擴(kuò)散硅壓力傳感器、SIM900A通信模塊、LCD顯示模塊以及電源模塊等,完成了終端顯示方便、操作簡單以及無人值守等特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了地下水位監(jiān)測終端的自動化。并且遠(yuǎn)程監(jiān)測終端采用蓄電池對系統(tǒng)進(jìn)行供電,同時太陽能電池對蓄電池進(jìn)行輔助充電,使系統(tǒng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)在沒有交流供電的情況下也可以正常使用。數(shù)據(jù)通信采用SIM900A模塊,完成了地下水位遠(yuǎn)程終端與上位機(jī)監(jiān)測中心的通信和數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)監(jiān)測中心采用VC++開發(fā)的用戶界面模塊和數(shù)據(jù)庫模塊組成,將接收到的數(shù)據(jù)信息傳送到上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫保存,采用微軟的SQL Server2000來對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理和查詢以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,可以生成水位信息的報(bào)表,為更加合理的管理與較高的利用地下水資源提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。 通過對灌區(qū)地下水遠(yuǎn)程監(jiān)測終端進(jìn)行測試,能夠正常的發(fā)送到上位機(jī)監(jiān)測中心,上位機(jī)能夠很好的處理水位數(shù)據(jù),并且各個模塊都正常運(yùn)行。灌區(qū)地下水位遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行,并且具有較高的自動化性能和良好的人機(jī)交互界面,完成了系統(tǒng)整體功能。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S274.2
【圖文】：

系統(tǒng)方案對比與總體設(shè)計(jì)針對灌區(qū)地下水自有的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)完整的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，達(dá)到對灌區(qū)地下水位的實(shí)時監(jiān)測，更加有效的宏觀控制地下水資源。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端置SSBSflBSdH -Vi. 太陽能電池板I STM32蓄電池 ., Jy Sj-'TTi # ■j_ it I I壓力傳感器 ?； . *遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端 ■控制臺！■ r—A ‘ Z'5 STM32 ：廣等——M GPRS模塊#壓力—傳感器圖2-4整體結(jié)構(gòu)圖Fig.2-4 Overall Structure灌區(qū)地下水位遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)主要有三個部分組成，地下水位遠(yuǎn)程監(jiān)測終端、數(shù)據(jù)無線傳輸部分、上位機(jī)監(jiān)測中心。下面將詳細(xì)介紹著三部分的設(shè)計(jì)。(1)地下水位遠(yuǎn)程監(jiān)測終端地下水位遠(yuǎn)程監(jiān)測終端放置在每個觀測點(diǎn)，功能是將灌區(qū)的觀測井的水位數(shù)據(jù)采集上來，然后將數(shù)據(jù)打包發(fā)送給上位機(jī)監(jiān)測中心。監(jiān)測終端的硬件組成部分由主控制器STM32、水位傳感器、GPRS、LCD液晶顯示以及供電電源等組成。水位傳感器將數(shù)據(jù)采集上來，然后經(jīng)過ADC對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到水位數(shù)據(jù)，STM32將水位數(shù)據(jù)保存，并且將其進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、打包

圖2-9地下水位計(jì)算方法演示圖Fig.2-9 Underground water level method to calculate the demo figure所示，L代表放線值，W代表水位，h代表測量值，D代表埋深，=H-L+h，因?yàn)樵跍y量中，海拔高度H和放線值L都為已知量，因出水位的值。

采用電池供電，主要的原因在于設(shè)計(jì)時考慮到監(jiān)測終端的功耗問題，低功耗可以延長蓄電池的壽命，并且增加蓄電池的利用率。監(jiān)測終端的電源部分硬件電路如圖3-4所示。+i:vZ— R丨 R2： n f——1 PC6^^ loK I太陽能電池I I^ ^ }0 117 對 3r ^ ^ d_ 1 工上 j Vin I 上 Tci3— N CIO 4= T ‘^T =rQ.1ui| lOOuFjCIl 1 C12 j lOOifj O.luF[|1. I^ K U 33uF O.luF,DZeoerl T 1————Lj".ra ui ^^ j ■ . Vm Vom < 1 — VjD Voui 1 ■■ 1 j \^d Vom < | {h5V蓄桃丨 C3^ Gy> I C4 士 C5=i= —C6 士 07=== 1 0 I Csi 豐i lOOuF 7824 1 O.luF J | lOOif 78121 丨 O.luF I lOOuF 7805 I O.luF J ICKXiF-—‘~~I N X X X —圖3-4電源模塊設(shè)計(jì)Fig.3-4 Power module design灌區(qū)地下水位遠(yuǎn)程監(jiān)測終端中的水位傳感器采用24V供電，其中主控芯片STM32是采用的3.3V供電模式，其他部分芯片也有采用5V供電的模式。設(shè)計(jì)中利用蓄電池對遠(yuǎn)程監(jiān)測終端進(jìn)行供電，懫用兩塊12V的蓄電池進(jìn)行串聯(lián)，輸出24V的電壓，直接給水位傳感器進(jìn)行供電。對于5V供電的電路設(shè)計(jì)，通過三端集成穩(wěn)壓塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，分別懫用7824、7812、7805穩(wěn)壓管將24V轉(zhuǎn)換成5V電壓，這種設(shè)計(jì)方式主要考慮這種半導(dǎo)體器件具有一定的耐壓性能，保護(hù)穩(wěn)壓器件

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2774410