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

1、農(nóng)田灌溉機(jī)井監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)目前團(tuán)場(chǎng)農(nóng)田灌溉機(jī)井分布面廣的特點(diǎn)，本文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)灌溉機(jī)井集中監(jiān)控系統(tǒng)中下位機(jī)。對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及硬件選型，同時(shí)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉機(jī)井的無(wú)線監(jiān)測(cè)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(yíng)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(jì)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)為手段的自動(dòng)化監(jiān)控與調(diào)度的先進(jìn)管理模式[1][2]。無(wú)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(wú)線數(shù)字通信的灌溉機(jī)井計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)，把無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)引入灌溉機(jī)井的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉機(jī)井的無(wú)線監(jiān)測(cè)與控制，并對(duì)用水量、用電量進(jìn)行反饋和統(tǒng)計(jì)，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(yíng)轉(zhuǎn)變。

3、2.2.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)灌溉機(jī)井計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，在各連隊(duì)設(shè)控制主站，由主控計(jì)算機(jī)和無(wú)線數(shù)傳輸模塊構(gòu)成，二者之間通過(guò)RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)Inter與團(tuán)場(chǎng)管理中心聯(lián)絡(luò)；在現(xiàn)場(chǎng)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(wú)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(jì)控制器功能與總體方案設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)既能現(xiàn)場(chǎng)的獨(dú)立運(yùn)行，又能通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，并能受計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行。從總體上講，本系統(tǒng)可劃分為四個(gè)主要功能模塊:輸出模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機(jī)對(duì)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(wú)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(gè)系統(tǒng)中作為數(shù)據(jù)采集的主要單元，它的選擇對(duì)整個(gè)智能測(cè)控系統(tǒng)至關(guān)重要。為達(dá)到實(shí)時(shí)、無(wú)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的ADC0809，這是一款我國(guó)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(duì)8路0～5V的輸入模擬電壓信號(hào)進(jìn)行分時(shí)轉(zhuǎn)換，其輸出信號(hào)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(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(qiáng)，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(shí)時(shí)性和可靠性強(qiáng)。結(jié)合灌溉機(jī)井監(jiān)控的特點(diǎn)和具體要求，軟件應(yīng)實(shí)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(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新、實(shí)時(shí)畫面刷新、故障事故處理、控制操作、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理和查詢、系統(tǒng)設(shè)置、時(shí)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