【摘要】：我國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó),水資源人均占有量較少,農(nóng)業(yè)灌溉作為用水大戶每年其用水量占到年總用水量的70%左右�，F(xiàn)階段,農(nóng)用灌溉井房信息化建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)范,智能化程度低,水電費(fèi)換算、水表計(jì)量自動(dòng)化程度差。很多地區(qū)只收灌溉過(guò)程中產(chǎn)生的電費(fèi)不計(jì)取水費(fèi),造成農(nóng)業(yè)灌溉用水的浪費(fèi)和偷用,很大程度上不利于農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約和保護(hù)。為滿足取用水管理和計(jì)量收費(fèi)需要,完善農(nóng)田水利配套工程和供水計(jì)量設(shè)施建設(shè),以農(nóng)業(yè)灌溉用水計(jì)量采集系統(tǒng)為載體,安裝部署智能節(jié)水控制設(shè)備,利用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù),搭建農(nóng)業(yè)用水綜合改革云服務(wù)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)省、市、縣、鄉(xiāng)、村、用水戶對(duì)農(nóng)業(yè)用水的信息管理已勢(shì)在必行。因此設(shè)計(jì)基于農(nóng)用灌溉井房的智能化水電雙控系統(tǒng)具有重要意義。本課題針對(duì)基于農(nóng)用灌溉井房的智能水電雙控系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)研究和設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)系統(tǒng)功能需求的分析,將整個(gè)智能水電雙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為4層分布式局部閉環(huán)結(jié)構(gòu),分別是控制管理層、信息采集層、收費(fèi)管理層和控制執(zhí)行層,保證系統(tǒng)的可靠性。選用STM32F103VET6芯片作為控制管理層的控制核心,保證系統(tǒng)具有多任務(wù)處理的能力,為進(jìn)一步加強(qiáng)控制系統(tǒng)對(duì)多任務(wù)處理的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,移植并運(yùn)行μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程通信功能選取GPRS模塊和NB-IOT模塊,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。信息采集層采用通信穩(wěn)定、計(jì)量精度等級(jí)高的電磁流量計(jì)和電子式電能表實(shí)現(xiàn)對(duì)用水量、用電量的計(jì)量。收費(fèi)管理層為了用戶管理方便及使用方便采用非接觸式M1卡實(shí)現(xiàn)一張卡對(duì)水費(fèi)、電費(fèi)的收費(fèi)管理,做到“一卡雙控”和“水電雙控”。控制執(zhí)行層采用PLC和中間繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵灌溉的控制,另外通過(guò)PLC的反饋指令實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行部分的狀態(tài)監(jiān)測(cè),保證控制的可靠性。對(duì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明,用戶刷卡成功率100%;用水計(jì)量等級(jí)可以達(dá)到0.5級(jí),重復(fù)性誤差小于0.2%;設(shè)備聯(lián)網(wǎng)上報(bào)數(shù)據(jù)的成功率為100%;設(shè)備電子式電能表標(biāo)定準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到1.0級(jí);設(shè)備整體穩(wěn)定性較好。
【圖文】：

（４）支持ＩＰ協(xié)議，并且在建立連接過(guò)程非常迅速，從開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)連接到上成功耗時(shí)在２ｓ以內(nèi)，大大縮短了連接時(shí)間。逡逑（５）永久在線逡逑移動(dòng)端無(wú)論有沒(méi)有數(shù)據(jù)的傳輸，都可以通過(guò)ＧＰＲＳ和網(wǎng)絡(luò)保持實(shí)時(shí)態(tài)，進(jìn)一步加強(qiáng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)終端聯(lián)網(wǎng)的速度。逡逑（６）資源占用率低逡逑由于采用分組交換方式而且是按照傳輸數(shù)據(jù)量收取費(fèi)用的，所以多可以連接一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通道，大大加大了資源的利用率。逡逑（７）自適應(yīng)能力強(qiáng)逡逑ＧＰＲＳ采取４種編碼方式，并且在通信時(shí)能夠占用８?jìng)�(gè)通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸，因此ＧＰＲＳ可以根據(jù)自身所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境選取合適的編碼方案，進(jìn)一得自適應(yīng)能力得到加強(qiáng)。逡逑ＧＰＲＳ移動(dòng)終端遠(yuǎn)程通信時(shí)首先通過(guò)串行或者無(wú)線連接的方式連接到Ｇ終端傳輸數(shù)據(jù)；ＧＰＲＳ分組數(shù)據(jù)會(huì)被實(shí)時(shí)地發(fā)送到ＧＳＭ基站；ＧＳＭ將數(shù)理后再將其發(fā)送到ＧＰＲＳ邋ｆｊ？千網(wǎng)；最后分組數(shù)據(jù)在ＧＰＲＳ網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)處再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)臺(tái)。ＧＰＲＳ數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程如圖２－１所示。逡逑

防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包情況，通信過(guò)程中每次接收數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)起始位開(kāi)始，然后起逡逑始位后邊緊跟著數(shù)據(jù)位，當(dāng)接受到數(shù)據(jù)停止位標(biāo)志著一幀數(shù)據(jù)接收完畢。逡逑ＲＳ２３２數(shù)據(jù)幀格式如圖２－２所示［２４１。逡逑高電平逡逑低電平邋＿｜｜＿｜｜＿｜｜＿｜｜＿逡逑起始位邐數(shù)據(jù)位邐停止位逡逑圖２－２數(shù)據(jù)幀格式逡逑２．３嵌入式系統(tǒng)逡逑２．３．１嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介逡逑隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，嵌入式技術(shù)越來(lái)越被運(yùn)用到大家的日常生活，逡逑屮去，，嵌入式系統(tǒng)也變得越來(lái)越重要起來(lái)｜２５１。嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視和逡逑輔助設(shè)備運(yùn)作的設(shè)備，是一種嵌入到受控制器件的內(nèi)部當(dāng)中，為了實(shí)現(xiàn)特定的逡逑應(yīng)爪而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。逡逑用戶應(yīng)用程逡逑＾序逡逑Ｉ邐，邋Ｔ邋，逡逑嵌入式操作！逡逑｜邐系統(tǒng)邋｜逡逑嵌入式：＿邐：邐｜￣￣逡逑系統(tǒng)卜邋－—N逡逑ｊ外圍硬件設(shè)｜逡逑＇備逡逑嵌入式處理丨逡逑器逡逑圖２－３嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S274

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本文編號(hào)：2608708