水作為一種重要的自然資源,它與土地、陽光、大氣一起構(gòu)成了所有生物所必須的基本生存條件。我國作為農(nóng)業(yè)大國,對水資源的需求量所占的比重相當(dāng)大,不同地域水資源的不合理分配以及供需矛盾日益突顯,農(nóng)業(yè)用水量已經(jīng)達(dá)到了全國總用水量的70%以上,其中農(nóng)業(yè)灌溉用水處于主導(dǎo)地位,灌溉用水大多為明渠輸水。近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、灌區(qū)輸配水工程和田間灌溉工程的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)的有效節(jié)水,同時(shí)對水資源的合理調(diào)配和水資源的有效利用,將會(huì)大大提高農(nóng)業(yè)用水利用率,讓“水”更好地為我們所用。隨著信息化建設(shè)的快速發(fā)展,灌區(qū)朝著精準(zhǔn)測量、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及科學(xué)有效的管理方向發(fā)展�；谖覈鄥^(qū)目前存在的一系列測流的難題,設(shè)計(jì)一套適合灌區(qū)信息化建設(shè)的測流系統(tǒng),對于我國水資源監(jiān)控能力的建設(shè)具有重要的意義。本課題研究結(jié)合我國灌區(qū)明渠量水的現(xiàn)狀、應(yīng)用和發(fā)展趨勢,研發(fā)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的便攜式明渠流量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng),利用畢托管和壓差式傳感器實(shí)現(xiàn)渠道流量信號的檢測,將多路該檢測信號通過多路數(shù)控模擬開關(guān)送入STC8051單片機(jī)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)測量值在就地液晶屏顯示或者通過物聯(lián)網(wǎng)傳到云平臺(tái)進(jìn)行處理,從而實(shí)現(xiàn)流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測,為明渠測流提出了一種新型的測流方法。本課題主要有以下幾項(xiàng)研究內(nèi)容:(1)依據(jù)畢托管原理、伯努利原理以及水力學(xué)動(dòng)靜壓力學(xué)等相關(guān)理論知識(shí),結(jié)合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的便攜式明渠流量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的整體方案的設(shè)計(jì)。(2)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的硬件電路,包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、液晶顯示等部分。(3)根據(jù)測流條件要求,對測流裝置機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。(4)利用Python語言、C語言結(jié)合C++完成本系統(tǒng)軟件程序的編寫和調(diào)試。(5)根據(jù)客戶端、服務(wù)器終端的特性,研發(fā)本系統(tǒng)的云平臺(tái)。(6)系統(tǒng)需要在水流實(shí)驗(yàn)大廳標(biāo)準(zhǔn)渠系上進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn),獲取流速-流量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),建立斷面流速分布曲線模型,驗(yàn)證本系統(tǒng)的可靠性及實(shí)用性。依據(jù)現(xiàn)有的水利學(xué)科相關(guān)理論和提高測流設(shè)備精確度的需要,通過大量的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本系統(tǒng)的測流精度,實(shí)現(xiàn)測流過程中數(shù)據(jù)的無線傳輸以及實(shí)時(shí)監(jiān)控,降低測流成本,本系統(tǒng)操作簡單易于攜帶,這對我國灌區(qū)的渠道測流有著重要的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S274;S126;TV133
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題研究的目的與意義
    1.3 明渠測流的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 明渠測流的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 我國明渠測流存在的問題及發(fā)展趨勢
    1.4 課題的研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.4.1 課題的研究內(nèi)容
        1.4.2 課題的技術(shù)路線
第二章 便攜式明渠流量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 本測流系統(tǒng)的工作原理
    2.2 測流系統(tǒng)的電氣工作原理
    2.3 自動(dòng)測流系統(tǒng)裝置原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 裝置原理
        2.3.2 裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 自動(dòng)測流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
    2.5 自動(dòng)測流系統(tǒng)的方案概述
第三章 便攜式明渠流量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路
    3.1 控制電路的設(shè)計(jì)
        3.1.1 主控電路的設(shè)計(jì)
        3.1.2 單片機(jī)型號選取
    3.2 信號數(shù)據(jù)選擇電路
    3.3 供電模塊的電路設(shè)計(jì)
    3.4 顯示模塊的電路設(shè)計(jì)
    3.5 壓差測壓模塊
    3.6 串口及WIFI模塊
    3.7 物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)
        3.7.1 系統(tǒng)組成
        3.7.2 前端采集子系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)
        3.7.3 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)
        3.7.4 物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)中心
第四章 便攜式明渠流量自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件開發(fā)
    4.1 基于單片機(jī)測流裝置的程序設(shè)計(jì)
        4.1.1 軟件程序語言和通訊協(xié)議的選擇
        4.1.2 傳感器的信號采集與處理的軟件設(shè)計(jì)
        4.1.3 傳感器的信號顯示與傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)
    4.2 物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)
        4.2.1 服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)
        4.2.2 客戶Web端軟件設(shè)計(jì)
第五章 自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的調(diào)試及應(yīng)用
    5.1 自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的調(diào)試
        5.1.1 系統(tǒng)的硬件調(diào)試
        5.1.2 系統(tǒng)的軟件調(diào)試
    5.2 自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)測流實(shí)驗(yàn)
    5.3 自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)測流的應(yīng)用
第六章 總結(jié)及其展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目

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本文編號：2832204