【摘要】：中國作為農(nóng)業(yè)用水大國,水資源短缺的問題日益凸顯,節(jié)水灌溉刻不容緩。噴灌作為世界上最先進(jìn)的節(jié)水灌溉手段技術(shù)成熟、易于推廣、節(jié)水效果好、節(jié)省勞動力、土地利用率高、適應(yīng)性強(qiáng)。噴頭是噴灌技術(shù)的核心,噴頭的水量分布性能是評價噴頭的主要指標(biāo)之一。目前,已有的水量分布測試系統(tǒng)的水量分布測試軟件和水量數(shù)據(jù)采集儀器集成度不高、水量采集儀器壽命短、可靠性差等問題仍然突出。針對這些問題,本文進(jìn)行以下創(chuàng)新研究:1.改進(jìn)了翻斗式雨量筒的信號傳感元件。采用霍爾效應(yīng)傳感器替代干簧管,設(shè)計了相應(yīng)的傳感器電路模塊,克服了雨量傳感器的壽命不高、故障隱蔽不易發(fā)覺等問題。2.構(gòu)建了基于ZigBee技術(shù)的噴頭水量分布性能無線測試平臺。由于水量分布試驗需要大量的雨量筒進(jìn)行組網(wǎng)并且雨量筒需要全程電池驅(qū)動,所以組網(wǎng)技術(shù)必須容量大、可靠性高、成本低廉、功耗低。在分析了當(dāng)今最流行的幾種無線組網(wǎng)技術(shù)后,選擇采用ZigBee技術(shù)作為雨量筒的組網(wǎng)技術(shù)。最后基于TI公司的CC2530芯片完成了ZigBee系統(tǒng)硬件的設(shè)計。3.分析了ZigBee框架內(nèi)的物理層、媒體接入層、網(wǎng)絡(luò)層的工作原理及架構(gòu),討論了ZigBee技術(shù)的組網(wǎng)方式和路由協(xié)議。水量分布測試系統(tǒng)采用協(xié)議棧ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0和IAR7.60A作為開發(fā)環(huán)境,通過中斷程序和串口透傳對協(xié)議棧進(jìn)行改寫,使用OSAL操作系統(tǒng)對ZigBee程序進(jìn)行控制,采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)備組網(wǎng),避免了一般星型組網(wǎng)可能造成的數(shù)據(jù)堵塞情況。4.設(shè)計了新型噴頭水量分布測試軟件。軟件通過Matlab的圖形用戶界面完成,可以對水量分布試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并提供了方格布置和徑向布置兩種采集方法。對采集到的數(shù)據(jù)配備了三維繪圖、數(shù)據(jù)保存、水量分布均勻度計算和組合噴頭預(yù)測等功能。生成的三維圖像可以任意旋轉(zhuǎn)觀察,方便用戶從不同角度對噴頭水量分布情況進(jìn)行評價。通過試驗驗證,雨量筒測量精度高、丟包率低、靈敏度高,軟件操作方便快捷。該系統(tǒng)很好的解決了以往人工測量工作量大和噴頭水量分布軟件功能不夠全面的缺點(diǎn)。為噴頭水量分布評價提供了幫助。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S277.94

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本文編號：2750644