【摘要】：隨著世界對(duì)水資源需求的急劇增長(zhǎng)以及環(huán)境惡化對(duì)水造成的污染,水資源危機(jī)不斷加劇。我國(guó)是個(gè)缺水大國(guó),而農(nóng)業(yè)灌溉用水占據(jù)用水量60%以上,傳統(tǒng)的量水方式造成了大量水資源的浪費(fèi),為了節(jié)約水資源,實(shí)現(xiàn)“計(jì)劃用水、按方收費(fèi)”,需要對(duì)灌溉用水進(jìn)行精確測(cè)量。 在對(duì)灌區(qū)量水技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀以及目前實(shí)際應(yīng)用情況的分析基礎(chǔ)上,本研究設(shè)計(jì)了一套農(nóng)田灌區(qū)明渠自動(dòng)量水系統(tǒng)。該自動(dòng)量水系統(tǒng)采用槽式測(cè)流方法,選用機(jī)翼形量水槽作為基本測(cè)量部件,利用自主研制的毫米級(jí)數(shù)字式水位傳感器測(cè)量出量水槽上游水位信號(hào),并送入上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行處理,根據(jù)相應(yīng)的水位-流量函數(shù),計(jì)算出過(guò)槽流量,達(dá)到量測(cè)流量的目的。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)思路,本文完成了以下工作： (1)自主研制毫米級(jí)數(shù)字式水位傳感器 根據(jù)灌溉水具有導(dǎo)電性這一基本原理,設(shè)計(jì)了水位傳感器的各部分硬件電路。①主控制器和電源模塊的電路：核心芯片分別為MSP430F149和LM1117-3.3；②信號(hào)采集部分的電路：包括檢測(cè)電路、以LM339芯片為核心的電壓比較電路和以ADG732芯片為核心的多路選擇電路；③顯示部分的電路：采用三位數(shù)碼管進(jìn)行水位值的顯示；④通信接口的電路：采用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)串口通信進(jìn)行與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。 在各部分硬件電路的基礎(chǔ)上,運(yùn)用C語(yǔ)言采用模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行下位機(jī)軟件編制,實(shí)現(xiàn)水位傳感器的功能。由此設(shè)計(jì)的水位傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：精度高；低功耗；傳感器高度集成化；水位信號(hào)采集、傳輸全數(shù)字化和穩(wěn)定可靠。 (2)上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 利用Visual Basic6.0語(yǔ)言編制上位機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)水位信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到流量值,可實(shí)現(xiàn)以下功能：①通過(guò)編程輸入各種斷面渠道流量計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)多種類型斷面的流量計(jì)算；②多參數(shù)計(jì)算,包括水位、瞬時(shí)流量和累積流量；③可實(shí)現(xiàn)年、月、日水量的匯總與數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。 最后,通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)證明：自主研制的水位傳感器運(yùn)行良好,能夠達(dá)到設(shè)計(jì)精度,顯示穩(wěn)定可靠；下位機(jī)與上位機(jī)通訊正常,可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控目的和設(shè)計(jì)的功能,并且測(cè)得的流量精度比較高,最終實(shí)現(xiàn)了明渠自動(dòng)量水,有一定的應(yīng)用前景。
【圖文】：

測(cè)控一體鬧Fig.l-]flumegate

良好的流體力學(xué)特征，從而渠道阻水小，經(jīng)過(guò)量水槽時(shí)水頭損失小。機(jī)翼形量水槽的關(guān)鍵部位是量水槽的槽壁，，其外形曲線如飛機(jī)機(jī)翼一般，量水槽結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。其中：P代表量水槽槽壁沿鉛垂方向上的最大厚度，即翼高；L代表量水槽槽壁收縮段和擴(kuò)散段的總長(zhǎng)，即翼長(zhǎng)；翼形曲線的坐標(biāo)原點(diǎn)即為流線型內(nèi)壁的上游端點(diǎn)。翼長(zhǎng)和翼高對(duì)機(jī)翼形量水槽的翼形起著重要的控制作用，對(duì)量水精度起決定性作用，因此為了使水頭損失和壅水高度最小，保證測(cè)量精度，在進(jìn)行量水槽設(shè)計(jì)時(shí)，要著重考慮翼長(zhǎng)和翼高的尺寸。翼長(zhǎng)L決定水流過(guò)喉口收縮形成臨界流時(shí)流線的水平程度，過(guò)長(zhǎng)過(guò)短都有弊端，過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致摩擦阻力過(guò)大，加大水頭損失，過(guò)短水流不穩(wěn)無(wú)法使流線水平，因此應(yīng)當(dāng)首先確定量水槽的翼長(zhǎng)L。根據(jù)需要確定斷面收縮比，收縮比不能過(guò)大，否則影響渠道的過(guò)水能力使壅水嚴(yán)重
【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】：2014
【分類號(hào)】：S274.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 騰洪波;周志強(qiáng);;HW-1000C型超聲波水位計(jì)在平原河流與山區(qū)河流的比較[J];甘肅水利水電技術(shù);2013年04期

2 張文吉,武俊杰,魏建華;灌區(qū)量測(cè)水方法初探[J];黑龍江水利科技;2003年03期

3 豐建勤;壓力式水位計(jì)應(yīng)用及精度分析[J];海洋測(cè)繪;2002年02期

4 朱嘉英;灌區(qū)水量量測(cè)技術(shù)與節(jié)水[J];節(jié)水灌溉;1998年05期

5 呂宏興,余國(guó)安,陳俊英,趙延風(fēng);矩形渠道半圓柱形簡(jiǎn)易量水槽試驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2004年06期

6 呂宏興;劉煥芳;朱曉群;潘志寶;;機(jī)翼形量水槽的試驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2006年09期

7 史伏初;;文丘利水槽——適用于平原灌區(qū)的大型量水設(shè)備[J];江蘇水利;1993年03期

8 郝樹(shù)榮,任瑞英,郝樹(shù)剛;灌區(qū)量水技術(shù)的發(fā)展與展望[J];人民黃河;2003年11期

9 張志昌;張宗孝;閆晉垣;劉亞菲;雷雁斌;;一種新型的量水設(shè)備——U形渠道直壁槽式量水堰[J];西安理工大學(xué)學(xué)報(bào);1992年01期

10 邢恩森;;如何實(shí)現(xiàn)灌區(qū)的信息化建設(shè)[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2012年04期

本文編號(hào)：2629576