水资源远程监控及水泵保护系统的设计与实现

发布时间：2020-09-15 15:22

　　我国是一个水资源比较缺乏的国家，并且水资源的分布很不平衡，为了保证工农业生产和人民生活的正常用水，保证经济的持续发展，水资源监控和调度就显得尤为重要。水泵作为水利传输设备，在水资源调度中起着关键的作用，水泵运行的安全性直接关系到水资源供给。建立集水文数据监测、水泵状态监控以及故障保护的远程监控系统是水务部门迫切需要解决的问题。本文在深入研究分析现有水资源监控系统的基础上，提出了一种水资源监控及水泵保护相结合的系统方案。通过将ZigBee网络和GPRS网络相结合的通信方式，完成水文数据及水泵运行状态大范围、远距离的监控。通过实时采集水泵电机的运行参数，确定电机的运行状态，实现电机的安全保护。系统由远程监控终端、网关和监控中心三部分组成。监控终端通过ZigBee网络与协调器进行通信，实现水文数据的监测、水泵运行状态监测、水泵故障保护以及取水控制等功能。网关完成ZigBee网络组建、ZigBee网络和GPRS网络的融合及GPRS通信。监控中心通过GPRS实现数据的采集、传输以及监控终端的控制等功能。监控终端和网关的硬件平台以Cortex-M3内核的微处理器STM32F107VCT6为核心，监控终端的外围电路包括：电源电路、实时时钟电路、SD卡存储电路、键盘及显示电路、ZigBee通信电路、水泵运行参数采集电路、模拟量采集电路、开关量输出电路等，主要完成数据采集、数据存储、数据通信、水泵电机保护以及显示等功能；网关硬件电路包括：电源、存储、键盘及显示电路、ZigBee通信电路和GPRS通信电路等，主要完成ZigBee网络组建、数据通信、网络融合等功能。监控终端和网关的软件开发采用μC/OS-II实时操作系统，实现了其在STM32F107VCT6上的移植。根据系统的功能需求对监控终端和网关的任务进行了合理划分，完成了底层驱动程序和应用层程序的设计，实现了监控终端和网关的各项功能。论文研究了ZigBee网络的建立过程以及网络节点的入网流程。监控中心软件系统采用Microsoft Visual Basic6.0编程技术和Access2007数据库软件完成系统的设计。具有用户信息管理、数据采集与设备管理、数据通信、远程控制、历史数据与实时数据查询、报表生成与打印等功能。水资源远程监控及水泵保护系统的测试结果表明，本系统性能稳定、操作方便、实时性好，具有一定的推广价值。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：TV213.4;TP277
【部分图文】：

框图,总体设计方案,取水点

并且每个取水点都通过GPRS发送数据，也将会产生很大的费用。GPRS网络的数据传输速率较低，当传输数据量较大时将会发生信息堵塞，造成数据的丢失。方案一系统总体设计框图如图3-1所示。图 3-1 总体设计方案Fig3-1 Overall design structure方案二：在位置比较集中的取水点之间采用ZigBee网络进行通信，各取水点作为ZigBee网络的终端节点将现场参数以及设备情况发送给协调器，协调器与GPRS模块构成一个无线网关，再通过GPRS网络与监控中心进行数据交换。该方案的网络结构比较复杂，

框图,框图,电能计量芯片,计量芯片

陕西科技大学硕士学位论文具有 14 个通信接口。包括 5 个 USART 接口、2 个 I2C 接口、2 个 CAN步串行接口、1 个 USB2.0 全速接口和 1 个以太网接口。能计量芯片选型统的电能计量芯片采用 ATT7026A，该芯片是一颗高精度三相电能专于三相三线和三相四线应用，内部集成了 6 路 sigma-deltaADC、参考功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号等电路。A一个电源监控电路，连续对模拟电源进行监控，当电源电压低于 4V±位，芯片支持硬件复位和软件复位两种复位方式。ATT7026A 的内部。

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储器、8 KB 的 RAM 存储器、模数转换器（kHz 的休眠模式定时器等内部资源。CC24，非常适合对偏远地区，电池更换频率低能指标有： 21 个可编程的 I/O 管脚；和掉电检测电路；：睡眠模式和正常模式；多路访问/冲突避免，集成 AES128 安全协为 2.0V~ 3.6V；串口、ADC 转换等多个外设。门子公司型号为 TC39i GPRS Modem 模级 GPRS 模块的调制解调器。该产品依照音接口，可以实现和工控机、PC 机接口，监测、自动售货机、POS 机等。产品外观

【参考文献】