發(fā)布時間：2021-04-06 03:13

　　我國教育建設(shè)快速發(fā)展,高等院校規(guī)模迅速擴(kuò)大,校園供水管網(wǎng)的負(fù)荷日漸增加,二次供水系統(tǒng)的重要性日趨凸顯。校園供水管網(wǎng)（校園二次供水系統(tǒng)）作為智慧校園環(huán)境信息化建設(shè)的重要環(huán)節(jié),其數(shù)字信息化建設(shè)亟待提高。本文從智慧校園建設(shè)理念出發(fā),結(jié)合對二次供水管網(wǎng)的監(jiān)控需求,以實(shí)際項目為研究背景,針對目前校園供水管網(wǎng)監(jiān)控管理手段落后、運(yùn)行參數(shù)檢測不全面、無網(wǎng)絡(luò)化管理、運(yùn)行維護(hù)不方便及水資源浪費(fèi)等問題,設(shè)計了一套高性能供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。本文所述校園供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),由泵房信息采集系統(tǒng)、管網(wǎng)信息采集系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)組成,利用嵌入式及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園供水系統(tǒng)的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控,本文主要研究內(nèi)容如下:首先,按照智慧校園的建設(shè)需求,查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn),深入調(diào)查研究了校園供水管網(wǎng)的監(jiān)控現(xiàn)狀,對項目實(shí)際需求進(jìn)行了細(xì)致分析,針對目前校園供水管網(wǎng)監(jiān)控的薄弱環(huán)節(jié),確定了本系統(tǒng)的總體設(shè)計方案及相關(guān)算法。其次,根據(jù)設(shè)計方案完成設(shè)備的選型,選用STM32F103C8T6作為主控芯片設(shè)計多路信號采集系統(tǒng);采用MCGS觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)場人機(jī)交互;利用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)云平臺的通訊。通過嵌入式信息采集系統(tǒng)與物聯(lián)... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

校園供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

智慧校園供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計30管網(wǎng)采集模組的最小系統(tǒng)同樣由電源電路、MCU、時鐘電路、復(fù)位電路、SWD調(diào)試電路、RTC時鐘電路組成。在管網(wǎng)信息采集模組中，STM32F103C8T6負(fù)責(zé)采集水壓及水流量、控制電磁閥開關(guān)，并將傳感器數(shù)據(jù)通過UART發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)傳模塊，云平臺可通過遠(yuǎn)傳模塊控制電磁閥的狀態(tài)。管網(wǎng)采集模組最小系統(tǒng)的電路設(shè)計同3.2.1中泵房采集模組的最小系統(tǒng)相同，本處不做詳細(xì)介紹。3.3.2水流量與水壓采集電路設(shè)計水流量計用以測量樓宇或者管道監(jiān)測點(diǎn)的水流量信息，不僅可以用于管道漏損檢測及定位分析，在項目后期拓展中還可配合遠(yuǎn)傳模塊實(shí)現(xiàn)自來水的遠(yuǎn)程抄表。管道監(jiān)測點(diǎn)的水壓可實(shí)時反映校園供水系統(tǒng)中管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，管道水壓體現(xiàn)了供水的穩(wěn)定性，是供水質(zhì)量的重要指標(biāo)。管道發(fā)生漏損等故障會通過水壓值與流量值直觀表現(xiàn)出來。1水流量計硬件設(shè)計水流量計可分為超聲波式、渦輪式、電磁流量式等，結(jié)合本文第二章的選型，選用非接觸式超聲波流量計，本課題中選用杭州米科傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)的MIK-1158S超聲波流量計，其工作電壓可選220V/AC，通訊信號為4~20mA電流量，該傳感器外觀如圖3-16所示。圖3-16MIK-1158S超聲波流量計Fig.3-16MIK-1158Sultrasonicflowmeter其測量原理為時差法，超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，其速度會受到影響，超聲波傳播速度與液體的流速成正比關(guān)系，其關(guān)系如下：VCφDWφTusin×+cos÷×=0（3-23）

智慧校園供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計34本模塊選用中移物聯(lián)網(wǎng)公司生產(chǎn)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通訊芯片M5310-A實(shí)現(xiàn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)通訊，其工作頻段為Band3、Band5、Band8[37]，可支持移動、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營商，滿足3gppRelease14標(biāo)準(zhǔn)，支持TCP/UDP/COAP等通訊協(xié)議。M5310-A支持AT指令對其進(jìn)行通訊及配置，并支持低功耗運(yùn)行，在PSM模式中工作電流可低至3uA，M5310-A功能框圖如圖3-20所示。圖3-20M5310-A功能框圖Fig.3-20M5310-Afunctionalblockdiagram根據(jù)M5310-A模塊的功能圖設(shè)計相應(yīng)的外圍電路，物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)傳模塊電路包括：電源電路、SIM卡接口電路、RF射頻電路、UART通訊串口等。1.電源電路設(shè)計電源電路對模組工作的穩(wěn)定性至關(guān)重要，物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)傳模塊正常工作電壓范圍應(yīng)為3.1V~4.2V，且必須確保電源電壓跌落不低于模組最低工作電壓3.1V，此處選用LDO作為供電穩(wěn)壓器，LDO的低靜態(tài)電流、輸出電流值可達(dá)0.5A。電源電路設(shè)計如圖3-21所示。


本文編號：3120641