河套灌区灌溉用水量的测量及管理系统的研究

论文摘要

本文结合河套灌区现有的管理手段，研究了灌区自动化、信息化管理的问题。根据明渠水流运动学原理研究了巴歇尔量水槽流量的测量方法，提出了理论计算公式。并通过实验，检验了理论公式的正确性。研究了巴歇尔量水槽喉道宽度、几何尺寸、安装方法和水流特征对流量的影响。得出巴歇尔槽量水过程中上下游水位变化与流量之间的关系，分别推导出在两种不同情况下流量的计算公式。在此基础上，提出了巴歇尔量水槽的标准设计方案。本文研究和搭建了灌区自动化管理系统。探讨了GPRS发展历程、特点及其数据传输协议。GPRS是在GSM移动通信网络基础上发展起来的网络技术，其可靠性、传输速率、使用成本都优于GSM网络。在对GPRS网络深刻认识的基础上，提出基于GPRS灌区明渠流量测量系统结构框架。重点研究了GPRS无线传输模块、明渠流量计、灌区闸门控制和视频监控系统。本文采用的通信模块是北京捷麦G200系列GPRS模块，对该模块硬件安装方法、工作参数设置和软件运行流程进行了研究。根据灌区测流实际情况，论文采用WL-1A型明渠流量计，设计出WL-1A型明渠流量计和巴歇尔槽配合使用测量明渠流量方案。闸门控制和视频监控系统是灌区管理系统一个重要组成部分，对于闸门系统的研究和设计也是本文的重要研究内容。对闸门所需硬件进行了选型，包括传动部分、电源、安全保护装置等，并且给出了各部分硬件连接图。闸门控制和视频监控系统能够做到远程控制和监控，这样可以缩短设备维护时间、提高系统运行效率、节省人力、物力和财力。系统上位机软件设计也是本文的重要研究内容之一。上位机软件程序是通过Visual Basic6.0来编写，其中包括上位机串口通信、数据自动采集、现场设备遥控和历史数据查询。串口是数据采集和现场设备遥控的通讯口，利用它来获取GPRS网络上的数据，通过MSComm控件来操作串口。历史数据查询利用VB调用数据库来实现。上位机软件可以实现数据采集、数据显示和报表打印等功能，用水户可以通过Internet网络查询水费、灌溉时间等，灌区管理向着更透明、更直观、更快捷的趋势发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外灌区管理系统的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 河套灌区管理系统的现状
• 1.3 明渠流量测量的研究现状
• 1.3.1 明渠流量测量方法
• 1.3.2 明渠流量测量仪器
• 1.4 研究目的及主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 巴歇尔量水槽的构造原理及水位—流量关系的理论研究
• 2.1 巴歇尔量水槽的结构及特点
• 2.2 巴歇尔量水槽水位—流量关系的理论研究
• 2.3 巴歇尔量水槽设计及在明渠测流中使用的注意事项
• 2.3.1 巴歇尔量水槽设计
• 2.3.2 巴歇尔量水槽在明渠测流中使用的注意事项
• 2.4 本章小结
• 3 GPRS 网络技术及数据传输协议
• 3.1 GPRS 网络概述
• 3.2 GPRS 网络数据传输协议
• 3.2.1 基于 GPRS 的 TCP/IP 传输协议
• 3.2.2 基于 GPRS 的 UDP 传输协议
• 3.3 本章小结
• 4 基于 GPRS 的灌区流量测量系统的实现
• 4.1 灌区流量测量系统总体结构分析
• 4.2 GPRS 通信的实现
• 4.2.1 GPRS 模块选型
• 4.2.2 GPRS 模块硬件构成
• 4.2.3 GPRS 模块与外部设备的连接及模块工作参数设置
• 4.2.4 GPRS 模块软件控制流程
• 4.3 灌区流量测量的实现—明渠流量计
• 4.3.1 明渠流量计的主要功能
• 4.3.2 明渠流量计的硬件结构及参数设置
• 4.3.3 明渠流量计软件控制流程
• 4.4 灌区闸门自动控制和视频监控系统
• 4.4.1 灌区闸门硬件组成
• 4.4.2 灌区闸门软件控制流程
• 4.5 本章小结
• 5 软件设计
• 5.1 灌区管理系统上位机软件设计
• 5.1.1 Visual Basic6.0 软件简介
• 5.1.2 灌区管理系统上位机软件结构
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 巴歇尔槽构造尺寸
• 附录 B 巴歇尔槽水位流量公式
• 附录 C 巴歇尔槽水位流量对应关系
• 附录 D 巴歇尔槽标准设计图
• 附录 E 闸门自动控制电气连接图
• 附录 F 灌区管理系统上位机主程序
• 在学研究成果
• 致谢