基于無線通訊技術(shù)的噴頭水量分布測(cè)試系統(tǒng).pdf

1、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(dòng)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(píng)價(jià)噴頭的主要指標(biāo)之一。目前，已有的水量分布測(cè)試系統(tǒng)的水量分布測(cè)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(duì)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(hào)傳感元件。

2、采用霍爾效應(yīng)傳感器替代干簧管，設(shè)計(jì)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(cè)試平臺(tái)。由于水量分布試驗(yàn)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(dòng)，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ZigBe

3、e系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。
　　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(cè)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?jìng)鲗?duì)協(xié)議棧進(jìn)行改寫，使用OSAL操作系統(tǒng)對(duì)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(jì)了新

4、型噴頭水量分布測(cè)試軟件。軟件通過Matlab的圖形用戶界面完成，可以對(duì)水量分布試驗(yàn)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(duì)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(jì)算和組合噴頭預(yù)測(cè)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(duì)噴頭水量分布情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　通過試驗(yàn)驗(yàn)證，雨量筒測(cè)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(cè)量工作量大和噴頭水量分布軟件功能不夠