灌区闸门远程控制系统设计

摘要

农业灌溉用水在我国水资源利用中占有很大的比例，因此，在水资源日益短缺的今天，提高农业用水的利用率是非常重要的。灌区闸门远程控制系统的设计则旨在通过远程分析数据并实时控制灌区闸门以实现节水灌溉的目的。
　　 本文提出了灌区闸门远程控制系统的设计方案。该系统通过现场仪表设备进行现场控制和数据采集，通过RTU(Remote Terminal Units远程终端单元)存储数据信息并与中心监控站通信，利用GPRS远程数据传输接收或者发送数据。对各个主要部件的选型进行了分析，并对远程通信方式进行讨论，最后选择GPRS方式实现无线数据传输。
　　 在RTU的硬件设计中，选取ARM7处理器S3C44B0X作为主芯片，设计了存储电路、串口电平转换电路、显示电路、GPRS通信模块、电源模块、输入输出等功能模块。在通信模块上选用了低功耗的SIM300芯片，保证系统的稳定性。
　　 在RTU的软件设计中，首先对μ C/OS-Ⅱ操作系统移植进行分析，然后给出了软件部分的总体结构，并根据系统的设计需求，完成了中断处理、采样、键盘检测、LCD显示、控制输出、串行通信以及远程数据传输模块的软件设计与实现。在远程数据传输上利用GPRS无线通信来实现，保证了数据传输的稳定性和传输效率。对GPRS数据传输部分的分层结构进行了分析，并根据本系统的特点选择了PPP传输协议，给出了GPRS数据传输的流程。同时讨论了SMS实现远程数据传输的方法。
　　 最后，对RTU的低功耗的实现进行了讨论，分别从硬件和软件的角度来分析怎样降低功耗。在硬件上，从低功耗器件的选择，处理器的一些设置如电源管理、时钟频率的设置、关闭一些外设控制器，以及电路形式包括上拉/下拉电阻的选取等角度来讨论了硬件低功耗的设计方法。在软件上，从代码的优化，利用程序控制处理器工作时间和方式，降低采样速率以及提高通信模块的传输速率等角度讨论了软件低功耗的设计方法。