本文關(guān)鍵詞：基于物聯(lián)網(wǎng)的傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的研究

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【摘要】：我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),但同時(shí)也是一個(gè)水資源相對(duì)匱乏的國(guó)家,水資源分布不均勻,且總量不足。農(nóng)業(yè)用水量占全國(guó)用水量的絕大部分,水資源的短缺是制約我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。眾所周知,農(nóng)田灌溉用水是農(nóng)業(yè)用水的重要部分,我國(guó)的灌區(qū)渠系大多為明渠,自上世紀(jì)90年代以來(lái),隨著灌區(qū)工程續(xù)建和節(jié)水改造工程建設(shè)的加快,傳統(tǒng)的水量調(diào)配和量測(cè)技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展要求,大中型灌區(qū)的渠道已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化渠道,這為我們研究新型的明渠測(cè)流方法提供了很好的基礎(chǔ)和條件。根據(jù)我國(guó)灌區(qū)明渠量水的研究現(xiàn)狀、目前的實(shí)際應(yīng)用情況以及發(fā)展趨勢(shì),本課題研究并設(shè)計(jì)了一種新型的基于物聯(lián)網(wǎng)的傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)。基于物聯(lián)網(wǎng)的傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的思想與理論,主要利用測(cè)流桿角度的變化來(lái)反映明渠的流量,角度信號(hào)由光電編碼器采集并傳輸至主控制器,在我校水流大廳實(shí)驗(yàn)室的U型渠道進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn),建立了角度-流量的數(shù)學(xué)模型,并將數(shù)學(xué)模型寫入軟件程序中。實(shí)際測(cè)量時(shí)水流沖擊測(cè)流桿,測(cè)流桿偏轉(zhuǎn)的角度對(duì)應(yīng)著明渠的流量,此流量值可在現(xiàn)場(chǎng)的屏幕顯示,并且能夠通過無(wú)線傳輸模塊傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上讀取、存儲(chǔ)與分析,實(shí)現(xiàn)了明渠的自動(dòng)測(cè)流。本研究和設(shè)計(jì)主要自主完成了以下幾項(xiàng)研究?jī)?nèi)容:(1)利用傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)的專業(yè)知識(shí)完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì);(2)設(shè)計(jì)并完成了該系統(tǒng)的硬件電路、信號(hào)采集電路、無(wú)線傳輸模塊、液晶顯示模塊等;(3)利用JavaScript和golang程序語(yǔ)言完成了該系統(tǒng)的軟件程序的編寫和調(diào)試;(4)在實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的U型渠道上進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),最終建立了角度-流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型;(5)設(shè)計(jì)并制做了基于物聯(lián)網(wǎng)的傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的機(jī)械固定裝置。本研究結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種全新的測(cè)流方法,該測(cè)流方法測(cè)流操作簡(jiǎn)單易行,真正意義上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)流,并且測(cè)量結(jié)果經(jīng)過無(wú)線傳輸可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀取和存儲(chǔ),對(duì)我國(guó)的大中型灌區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)渠道自動(dòng)測(cè)流有一定的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：角度傳感器 測(cè)流桿 物聯(lián)網(wǎng) 明渠 自動(dòng)測(cè)流
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S274;S126
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 課題研究的目的與意義11-12
• 1.3 灌區(qū)明渠測(cè)流的研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 灌區(qū)明渠測(cè)流的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 常見的灌區(qū)明渠測(cè)流設(shè)備和儀器14-15
• 1.3.3 我國(guó)灌區(qū)明渠測(cè)流存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)15-17
• 1.4 課題的研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 1.4.1 課題的研究?jī)?nèi)容17-19
• 1.4.2 課題的技術(shù)路線19-20
• 第二章 傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)20-34
• 2.1 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的工作原理20-22
• 2.2 物聯(lián)網(wǎng)介紹22-24
• 2.3 測(cè)流系統(tǒng)的電氣工作原理24
• 2.4 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-25
• 2.5 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立25-31
• 2.6 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的方案概述31-34
• 第三章 傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)34-48
• 3.1 控制電路的設(shè)計(jì)34-37
• 3.1.1 主控電路的設(shè)計(jì)34-35
• 3.1.2 單片機(jī)的型號(hào)選取35-37
• 3.2 供電模塊的電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 液晶顯示模塊的電路設(shè)計(jì)38-40
• 3.4 超聲波測(cè)距模塊40-42
• 3.5 光電編碼器42-45
• 3.6 串口轉(zhuǎn)WIFI模塊45-48
• 第四章 傾角式明渠自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的軟件開發(fā)48-74
• 4.1 傾角式自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)48-64
• 4.1.1 軟件程序語(yǔ)言和通訊協(xié)議的選擇49-50
• 4.1.2 中央控制器的軟件設(shè)計(jì)50-55
• 4.1.3 傳感器的信號(hào)采集與傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)55-57
• 4.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)57-60
• 4.1.5 服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)60-64
• 4.2 傾角式自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)客戶端的程序設(shè)計(jì)64-74
• 4.2.1 客戶端的程序語(yǔ)言選擇64-65
• 4.2.2 客戶端的功能與應(yīng)用程序設(shè)計(jì)65-74
• 第五章 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的測(cè)試與應(yīng)用74-82
• 5.1 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的調(diào)試74-75
• 5.1.1 系統(tǒng)的硬件調(diào)試74-75
• 5.1.2 系統(tǒng)的軟件調(diào)試75
• 5.2 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)測(cè)流實(shí)驗(yàn)75-78
• 5.3 自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用78-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

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