并联安装的明渠智能闸门控制技术研究

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应用明渠智能闸门设备对改善灌区水资源浪费严重的情况有显著作用,国内通过近些年来的不断学习结合自身科技水平的提高,目前已逐渐掌握了智能闸门的组成结构与控制技术核心。其中本文所在课题组于2014年开发了可远程自动计量智能闸门控制系统,然而经过部分地区长时间的实际应用测试却发现现有产品仍存在不少问题。其中面临的集中困扰是围绕在明渠较宽断面建设所安装的并联智能闸门,一方面是由于现有的控制设备不能较好提供支持,另一方面是由于终端组网模式不合理带来的网络压力大及整体成本造价较高问题。故此本文进行了针对并联安装闸门控制技术的深入研究并开发出了新一代智能闸门控制系统。新版智能闸门控制系统在设计过程中以网络布局为切入点,按照控制分散,信息集中思想对智能闸门的组网方式进行了重新规划,主要通过利用CAN通讯的总线型拓扑结构将并联安装的智能闸门依次相连,以实现减少其网络接入点数,降低网络负担的目的。在旧版本工程造价较高的问题上,主要通过自主开发核心硬件设备并设计改用多样的供电方式进行解决。在智能闸门系统核心硬件设备的开发过程中,以STM32F407系列芯片为主控芯片,设计了可适用于单点和并联安装的闸门控制器;以F103系列为主控芯片分别设计了更换驱动方式后的无刷直流电机驱动器以及具有串口通信功能的低功耗终端显示屏幕,这些硬件设备的开发为并联控制技术的实现提供了硬件支撑。软件开发方面在明渠本地的终端显示屏幕上以简易操作为设计目的,设计了满足应用控制需求的操作界面及控制指令;在前代调水控制软件上增添了并联控制功能,在移动端设计了应用于Android手机的调水APP,二者目前可正常实现远程调水功能、数据管理功能、实时监控等功能,有益于增进远程调水的智能化控制。最后对新型智能闸门控制系统进行了实验测试及应用,其结果表明,针对独立安装控制、并联耦合控制等不同应用场景设计的新型智能闸门控制器和远程控制软件,降低了并联安装节点闸门的工程成本、提高了远程监控网络的稳定性,更换的新驱动方式以及显示屏幕模块环境适应性强,且具有较高的可靠性。
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