《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 測(cè)試測(cè)量 > 其他 > 教學(xué):基于GPRS的水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

教學(xué):基于GPRS的水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2022-09-18
來源:21ic電子網(wǎng)

  引言

  渠道實(shí)用的水位測(cè)量方法很多,但主要是依托建筑物設(shè)立相關(guān)的測(cè)量設(shè)施。常用的數(shù)位測(cè)量?jī)x器有浮子式,、壓力式、超聲波式,、雷達(dá)式水位計(jì),浮子式水位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉,但需配建水位測(cè)井:超聲波與雷達(dá)式水位計(jì)測(cè)量精度高但造價(jià)昂貴且維護(hù)成本較高:壓力式水位計(jì)在保證測(cè)量精度的同時(shí)還具有成本低,、便于維護(hù)安裝的特點(diǎn)。通過下位機(jī)與上位機(jī)相結(jié)合的模式,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)渠道每個(gè)重要節(jié)點(diǎn)全過程,、不間斷的監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)采集水位數(shù)據(jù)信息并通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,,實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)獲取最新的數(shù)據(jù)信息,。

  1壓力式水位檢測(cè)原理

  投入式壓力水位測(cè)量技術(shù)是將壓力傳感器放置于水底測(cè)得壓力P,環(huán)境大氣壓力為P0,在壓力傳感器上有與大氣壓力接觸的進(jìn)氣管,所以傳感器的壓力就等于水位高度所產(chǎn)生的壓力P-P0,。假定所測(cè)水體密度為p,環(huán)境重力加速度為g,則液位高度可由式(1)得出:

2af6a4838097b4798a8cc09a2d800a4e.png

  2系統(tǒng)構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)

  2.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

  下位機(jī)由投入式壓力水位變送器與水位監(jiān)測(cè)設(shè)備組成,,水位監(jiān)測(cè)設(shè)備包括主芯片控制模塊、信號(hào)處理模塊,、太陽能充電模塊,、GPS模塊與GPRS模塊。上位機(jī)采B/S結(jié)構(gòu),,wEB瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件,,將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上。下位機(jī)與上位機(jī)遵循TCP/1P協(xié)議進(jìn)行通信,,采用報(bào)文傳輸?shù)男问竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與設(shè)備控制,。

  2.2硬件電路設(shè)計(jì)

  2.2.1電源電路

  下位機(jī)采用12V鋰電池組供電,其可為變壓芯片提供一個(gè)較高的初級(jí)電壓,,初級(jí)電壓為投入式壓力傳感器和信號(hào)處理電路進(jìn)行供電,。初級(jí)電壓經(jīng)過MC7805電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成5V電壓,進(jìn)而可以為GPRS等電路供電,。5V電壓再經(jīng)過LM1117電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為3.3V電壓,,主要為STM32F103ZET6芯片供電。

  2.2.2信號(hào)處理電路

  信號(hào)處理電路如圖1所示,。投入式水位壓力變送器輸出4~20mA電流信號(hào),,在信號(hào)處理電路中采用線性光耦HCNR201進(jìn)行放大隔離,將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸入至MCU中進(jìn)行處理,。為滿足HCNR201輸入小電流信號(hào)的要求,,通過249Ω與100kΩ的電阻分流將輸入信號(hào)縮小400倍傳入HCNR201,然后通過后方的100kΩ電阻將信號(hào)放大10萬倍并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸入給MCU進(jìn)行處理。

ea05e1358ae185896ed48937f8607277.png

  2.3軟件設(shè)計(jì)

  2.3.1下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

  下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)包括主程序,、GPRS子程序,、GPS子程序、A/D采樣子程序設(shè)計(jì),。

  主程序流程如下:首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化,,讀取當(dāng)前上報(bào)周期以及GPRS模塊啟動(dòng)周期。在達(dá)到啟動(dòng)周期時(shí)間后,,啟動(dòng)GPRS模塊并為變送器供電進(jìn)行水位數(shù)據(jù)采集,,通過DMA進(jìn)行A/D采樣,采集20個(gè)點(diǎn)的值。采用中值濾波算法處理采集數(shù)據(jù),,首先對(duì)20個(gè)點(diǎn)進(jìn)行排序,,然后取中間值作為本次水位數(shù)值。通過GPRS模塊將水位數(shù)值傳輸?shù)缴衔粰C(jī),,完成一次測(cè)量,。

  2.3.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

  上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

3c1fd7538ed40c8416ec7ea1aef0628b.png

  上位機(jī)在接收到下位機(jī)啟動(dòng)后發(fā)送的心跳包后,,解析心跳包數(shù)據(jù)識(shí)別設(shè)備編號(hào),。根據(jù)設(shè)備編號(hào)下發(fā)獲取當(dāng)前GPS坐標(biāo)與水位數(shù)值信息報(bào)文,解析下位機(jī)上傳報(bào)文得到當(dāng)前GPS坐標(biāo)與水位數(shù)值信息后,,通過水位率定算法計(jì)算出水位數(shù)值并存入數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存,。

  3試驗(yàn)結(jié)果

  以水為待測(cè)液體進(jìn)行試驗(yàn),多次測(cè)量不同高度下的液位值,,試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示,。在200c.的測(cè)量范圍內(nèi),測(cè)得液位的誤差小于1c.,實(shí)現(xiàn)了較高精度的液位測(cè)量,。

d8976d5f1b2fa09acd81c8c47de6513a.png

  4結(jié)語

  本文設(shè)計(jì)了可用于灌區(qū)渠道的水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng),,通過系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了水位高精度檢測(cè)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸,、用戶不同終端實(shí)時(shí)查看的一體化監(jiān)測(cè)方案,。



更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<< 

mmexport1621241704608.jpg

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn),。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:[email protected],。