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农业灌溉用水水质检测系统开发研究

时间:2017-06-21 来源:学术堂 所属分类: 农田水利论文 本文字数:4509字
  摘 要: 近年来,由于生活垃圾和工业污水的污染,农用灌溉水水体污染严重,较多灌溉区水质发生了很大变化,不再符合农业灌溉标准。为了实现对水参数的监测,提出了一套基于无线传感设备网络的水质监测系统。
  
  该系统以无线传感器为基础,通过无线传感设备网络采集水质的 pH 值、温度及溶氧量等信息,并通过节点完成数据传输与处理,实现对水质环境参数的有效监测。系统以 STC15F2K60S2 单片机为核心处理器,完成对数据的采集、处理以及通信。试验结果表明: 该系统测量精准,运行稳定,数据传输丢包率低。
  
  关键词: 水质监测; 无线传感; 农用灌溉; G P R S 模块; STC15F2K60S.
  
  0 引言。
  
  农业灌溉用水水质检测主要包括温度、含盐量、pH 值、有毒害的重金属离子和溶氧量等衡量水污染的因素。本文重点对灌溉用水的温度、溶氧量和 pH值进行实时测量和监管。农业灌溉用水水质检测系统主要由无线传感设备节点、路由器网络、单片机及GPRS 模块组成,结构如图 1 所示。
  
  【1】  
  在农业用水水质检测区,传感器节点和路由器均匀分布,构成一个完整的网络。传感设备节点负责测量灌溉区水质的监测信息,然后由路由器网络将数据通过网络的方式传送至汇聚节点处; 汇聚节点接收和处理整个网络节点的数据信息,通过串口方式将数据信息发送至智能处理器,由其将信息进行分析、处理后通过人机界面显示出来,提供可靠的水环境参数信息。汇聚节点的信息也可以通过 GPRS 无线传输模块发送至远程在线监测中心,或直接给用户提供警告信息。
  
  1 网络节点结构及硬件设计。
  
  无线传感器节点主要包括温度、溶氧量和 pH 值等传感器组成的网络,由路由器网络节点通过串口与处理器中心完成数据的传输和接送; 在采集、处理、传输的过程中,还要实时实现与其他网络节点的联系。
  
  1. 1 硬件组成。
  
  无线传感设备网络节点由多种传感器、调理电路、串行接口、时钟电路、JTAG 调试接口和无线传输模块组成。传感器模块主要 pH 值、温度、溶氧量等水质传感器电路组成; 调理电路由放大和 AD 转化电路组成; 单片机模块、无线传输模块和电源电路构成系统的核心处理板。无线传感设备网络节点结构如图 2所示,设备实物图如图 3 所示。处理器采用 STC15F2K60S2 加强型单片机,突出特点是抗扰性强、功耗低、处理速度快、无需外部晶振和外部复位等,特别适用于远程检测现场。无线模块采用微功率、传输频段可调的 nRF24L01 新型收发器件,功耗低,具有多种低功率工作模式,易于实现低功耗的设计。
  
  【2】  
  【3】  
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