農(nóng)田灌溉機(jī)井監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、農(nóng)田灌溉機(jī)井監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要：針對目前團(tuán)場農(nóng)田灌溉機(jī)井分布面廣的特點，本文基于單片機(jī)設(shè)計灌溉機(jī)井集中監(jiān)控系統(tǒng)中下位機(jī)。對硬件系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計及硬件選型，同時設(shè)計軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對灌溉機(jī)井的無線監(jiān)測與控制，為更好的進(jìn)行田間管理提供技術(shù)支撐，提高水資源利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)，向設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營轉(zhuǎn)變。關(guān)鍵詞：灌溉機(jī)井；單片機(jī)；通信；監(jiān)控1.1.前言前言當(dāng)前計算機(jī)控制技術(shù)在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，使許多部門從傳統(tǒng)的以人為主的管理

2、方式進(jìn)入了以計算機(jī)控制技術(shù)為手段的自動化監(jiān)控與調(diào)度的先進(jìn)管理模式[1][2]。無線通信技術(shù)在各工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用普遍[3][4][5]。由于灌溉機(jī)井分布范圍廣，因此本文研究基于無線數(shù)字通信的灌溉機(jī)井計算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)，把無線通信、計算機(jī)、自動化技術(shù)引入灌溉機(jī)井的控制，實現(xiàn)對灌溉機(jī)井的無線監(jiān)測與控制，并對用水量、用電量進(jìn)行反饋和統(tǒng)計，為更好的進(jìn)行田間管理提供技術(shù)支撐，提高水資源利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)，向設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營轉(zhuǎn)變。

3、2.2.硬件系統(tǒng)設(shè)計硬件系統(tǒng)設(shè)計灌溉機(jī)井計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級分布式結(jié)構(gòu)，在各連隊設(shè)控制主站，由主控計算機(jī)和無線數(shù)傳輸模塊構(gòu)成，二者之間通過RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，主控計算機(jī)通過Inter與團(tuán)場管理中心聯(lián)絡(luò)；在現(xiàn)場設(shè)控制子站，由灌溉機(jī)井控制器、各類傳感器以及通信模塊組成，其中控制器以單片機(jī)為核心，與無線數(shù)傳模塊之間也采用RS232接口通信。2.12.1控制器功能與總體方案設(shè)計控制器功能與總體方案設(shè)計本系統(tǒng)的CPU選擇選用Philip

4、s公司P89C51RD2FA單片機(jī)，主要目的是為了實現(xiàn)既能現(xiàn)場的獨立運行，又能通過串口與計算機(jī)實現(xiàn)通訊，并能受計算機(jī)控制運行。從總體上講，本系統(tǒng)可劃分為四個主要功能模塊:輸出模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機(jī)對話模塊、中心控制模塊。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2－1所示:圖2－2F29DM無線數(shù)傳模塊與上位機(jī)的連接圖2.42.4傳感器的選擇傳感器的選擇傳感器在整個系統(tǒng)中作為數(shù)據(jù)采集的主要單元，它的選擇對整個智能測控系統(tǒng)至關(guān)重要。為達(dá)到實時、無人值守的目的，本系

5、統(tǒng)選用LUGB型渦街流量傳感器和LF10W系列壓力開關(guān)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。2.52.5模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選取模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選取模數(shù)轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入單片機(jī)，由于本系統(tǒng)需要進(jìn)行多路循環(huán)采樣，故決定選用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的ADC0809，這是一款我國目前應(yīng)用非常廣泛的一種8位通用逐次逼近式AD芯片，由單一＋5V電源供電，可對8路0～5V的輸入模擬電壓信號進(jìn)行分時轉(zhuǎn)換，其輸出信號與TTL電平兼容，同單片機(jī)接口很容易。3.3.軟

6、件系統(tǒng)設(shè)計軟件系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計的總體要求靈活開放，有較好的可擴(kuò)充性和可移植性；適應(yīng)性強，具有良好的可維護(hù)性；具有方便友好的人機(jī)界面，易于掌握和使用；實時性和可靠性強。結(jié)合灌溉機(jī)井監(jiān)控的特點和具體要求，軟件應(yīng)實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的包含以下內(nèi)容：數(shù)據(jù)通信、人機(jī)對話、實時數(shù)據(jù)庫更新、實時畫面刷新、故障事故處理、控制操作、統(tǒng)計計算、歷史數(shù)據(jù)庫管理和查詢、系統(tǒng)設(shè)置、時鐘管理、自診斷及系統(tǒng)監(jiān)視和維護(hù)等。3.13.1軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)下位機(jī)監(jiān)控