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        高緯度低海拔土壤監(jiān)測系統(tǒng)研究*

        2013-08-16 01:07:56周艷娥葛海波柯奎雄
        關(guān)鍵詞:凍土上位濕度

        周艷娥 ,葛海波 ,林 界 ,柯奎雄

        (1.西安郵電大學 電子工程學院,陜西 西安 710061;2.西安郵電大學 通信與信息工程學院,陜西 西安 710061;3.華為技術(shù)有限公司西研所,陜西 西安 710077)

        在0℃或0℃以下的環(huán)境中,含水的松散巖石或土壤膠結(jié)了松散的固體顆?;蜣D(zhuǎn)變成結(jié)晶狀態(tài),通常稱為凍土。我國的常年凍土主要分布在帕米爾高原、青藏高原,祁連山、天山等西部高山地區(qū)及長白山、東北的大興安嶺及內(nèi)蒙古的部分山區(qū)。據(jù)有關(guān)資料[1]表明,在新疆地區(qū)冬季凍土層最深達2.53 m,黑龍江地區(qū)冬季凍土層最深達2.94 m,內(nèi)蒙古滿洲里地區(qū)冬季凍土層深達3.92 m。這種地區(qū)凍土現(xiàn)象對長輸管道存在明顯的影響[2],處理不好會產(chǎn)生嚴重的惡果,在工程項目施工中應(yīng)引起高度注意。近幾年,我國長輸管道施工項目較多,管道需穿越不同的地段和地域。本文設(shè)計的土壤檢測系統(tǒng)適應(yīng)多年或冬季季節(jié)周期較長的寒冷地區(qū)的凍土地段。為了更好地了解凍土對管道的影響,必須了解凍土的溫度、濕度和凍土在0℃左右融化時的基本信息。

        1 土壤監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

        土壤監(jiān)測系統(tǒng)采用MSP430作為監(jiān)測終端的微控制器(MCU),PC作為服務(wù)器,數(shù)據(jù)傳輸通過 GPRS的 SIM卡借用移動網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳輸有兩種方案,一是SIM[3-4]卡通過運營商提供的短信方式傳輸數(shù)據(jù),另一種是采用運營商的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上網(wǎng)計流量方式傳輸數(shù)據(jù)。綜合考慮到傳輸數(shù)據(jù)產(chǎn)生的通信費用,本設(shè)計不采用短信形式,而采用移動數(shù)據(jù)計流量的方式傳輸數(shù)據(jù)。土壤監(jiān)測系統(tǒng)框架圖1所示。

        圖1 土壤監(jiān)測系統(tǒng)框架圖

        1.1 監(jiān)測終端設(shè)計

        監(jiān)測終端采用MSP430F2619[5-6]微控制器為核心控制芯片。GPRS模塊采用SIM300,將信息上傳到Internet,供管理人員遠程實時查詢。恒溫箱里溫度采集采用18B20,根據(jù)恒溫箱里溫度實測情況控制加熱裝置,以便在恒溫箱不能正常工作時,維持終端設(shè)備工作環(huán)境的恒定。與PC通信采用串口RS-232/RS-485,方便現(xiàn)場調(diào)試、檢測和查詢各個監(jiān)測點的土壤信息??紤]到低溫-40℃時LCD不能正常顯示,終端顯示采用點陣數(shù)碼管,通過按鍵切換顯示各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)。顯示部分只在現(xiàn)場調(diào)試中應(yīng)用,正常工作狀態(tài)不帶顯示,以降低功耗。溫度、濕度和位移各10路模擬信號分別通過電子開關(guān)CD4067在MCU的控制下循環(huán)送入MSP430F2619內(nèi)置的12 bit ADC進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時,核心控制芯片采集電源基本信息,包括電壓、電流和電池剩余電量。通過MSP430F2619進行數(shù)據(jù)處理,將各種數(shù)據(jù)封裝好送到GPRS模塊連入Internet。監(jiān)測終端系統(tǒng)方案框圖如圖2所示。

        圖2 監(jiān)測終端系統(tǒng)方案框圖

        1.2 上位機遠程軟件設(shè)計

        上位機遠程監(jiān)控軟件采用C++Bulding[7]開發(fā),需要管道公司在通信運營商申請一個固定IP作為服務(wù)器的IP。服務(wù)器通過IP對各個終端的數(shù)據(jù)進行TCP/IP[8]解析,將監(jiān)測信息顯示在屏幕上。根據(jù)需求可以將信息數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,本設(shè)計采用Office自帶的Access數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)模型為C/S[9]模型,考慮到手機上網(wǎng)成為趨勢,隨著技術(shù)的發(fā)展,該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也可以支持手機訪問,但目前能實現(xiàn)的是PC訪問。結(jié)構(gòu)框架如圖3所示。

        圖3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型圖

        2 監(jiān)測終端的實現(xiàn)

        2.1 傳感器及其信號調(diào)理

        溫度、濕度和位移均采用電阻值或電容值成線性變化的傳感器,采用電橋法調(diào)理電路采集微弱的電變化信息,最后線性放大到MSP430F2619內(nèi)置12 bit A/D轉(zhuǎn)換器的電壓范圍之內(nèi)(0~3.3 V)。例如,鉑電阻隨溫度變化的阻值經(jīng)直流雙臂電橋轉(zhuǎn)化為微弱的電壓信號,一路經(jīng)儀表運放AD620AN放大約20倍后單端輸入到MCU ADC0口,一路直接雙端輸入到 MCU ADC1口,由 MCU內(nèi)部自帶放大電路放大20倍。另外,ADC2口接內(nèi)部溫度傳感器,為室溫測量提供選擇。具體電路如圖4所示。其中,滑動變阻器用于電橋平衡調(diào)節(jié),電源由5 V精確穩(wěn)壓電路提供。

        圖4 溫度傳感器及信號調(diào)理電路

        運放 AD620AN放大倍數(shù) Av=19.3,R為 Pt100的電阻值,D為模擬電壓經(jīng)過MCU 12 bit ADC轉(zhuǎn)換后采集的數(shù)值。經(jīng)查表可知,Pt100的電阻值與溫度有關(guān),計算出它們的對應(yīng)關(guān)系為:

        2.2 通信協(xié)議——終端數(shù)據(jù)封裝格式

        所有傳輸數(shù)據(jù)采用BCD碼發(fā)送和接收數(shù)據(jù),一個字節(jié)的高4 bit和低4 bit分別采用BCD[10]的一位十進制數(shù)。信息包括MCU采集的土壤狀態(tài)信息 (10路溫度信息,10路濕度信息和10路位移信息)、電源信息(剩余電池量)、恒溫箱信息(溫度)以及采集信息的時間(年月日時分秒),具體幀格式如圖5所示。

        圖5 終端數(shù)據(jù)封裝格式

        每個狀態(tài)信息采用2 B表示,高字節(jié)的高4 bit為符號位,低4 bit表示整數(shù)部分,低字節(jié)低4 bit表示小數(shù)。電源剩余電量用百分比表示,同樣采用兩個無符號字節(jié),高字節(jié)的高4 bit非零表示100%,其他與土壤的狀態(tài)信息一樣。

        2.3 GPRS模塊

        數(shù)據(jù)收發(fā)器采用SIMCOM公司的SIM300 GPRS模塊。該產(chǎn)品具有標準的AT命令借口,可以提供GSM語音、短消息和GPRS上網(wǎng)等業(yè)務(wù)。首先,由MSP430控制并啟動GPRS模塊,啟動之后開始尋找信號,LED燈快速閃爍約20 s,LED燈閃爍頻率降低,表明信號已找到,此時,MSP430通過UATR1串口1向 GPRS發(fā)送命令,以使GPRS處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。同時,打開上位機遠程監(jiān)控軟件,等待GPRS數(shù)據(jù)的發(fā)送。當30路模擬信號經(jīng)過MSP430 A/D轉(zhuǎn)換后,通過UART2串口2,MSP430將數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS模塊,GPRS在接收到數(shù)據(jù)后,直接發(fā)送給上位機遠程監(jiān)控軟件。

        2.4監(jiān)測終端軟件設(shè)計

        MCU一直處于掃描系統(tǒng)時鐘的狀態(tài),每隔半小時采集一次數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集完啟動GPRS模塊,將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機,同時也將數(shù)據(jù)寫入SD卡中。MCU中內(nèi)置URAT工作在SPI模式下驅(qū)動SD卡。由于實際工作中時間間隔過大,在測試土壤檢測系統(tǒng)時,時間間隔為1 min。具體流程圖如圖6所示。

        圖6 監(jiān)測終端軟件流程圖

        3 上位機遠程監(jiān)控軟件的實現(xiàn)

        上位機人機交互界面用C++Building 5.0實現(xiàn),可以檢測30個終端,可以設(shè)置用戶權(quán)限,有普通用戶和高級用戶,普通用戶只有查看權(quán),高級用戶有修改數(shù)據(jù)的權(quán)利。在上位機上還可以設(shè)置各路信息的報警上下限,實現(xiàn)更人性化的管理。監(jiān)測信息包括土壤信息10個點(每個點包括溫度、位移和濕度3路信息),檢測終端電路板的工作環(huán)境(溫度和電池電荷剩余量),實時監(jiān)測。根據(jù)用戶需求不同,監(jiān)測信息可以以表格的形式保存、打印。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)C/S模型,外部可以上網(wǎng)的PC可以通過Web訪問和查看監(jiān)測信息。

        4 系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)

        對MCU內(nèi)的12 bit ADC進行測試,參考電壓3.36 V,溫、濕度和位移測量曲線圖如圖7所示。即每個模擬值進行10次測量的平均值對應(yīng)的理論模擬電壓值。

        圖7 溫、濕度和位移測量曲線

        經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可得方差和標準差,結(jié)果為:方差S2=[(x1-x)2+(x2-x)2+…+(xn-x)2]=2.103 687 36, 標 準差

        根據(jù)方差和數(shù)據(jù)分析可知,在高緯度低海拔的環(huán)境中,土壤監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性可以滿足一定用戶對監(jiān)測土壤參數(shù)信息的需求。

        該系統(tǒng)實現(xiàn)對土壤變化的實時監(jiān)控,動態(tài)地監(jiān)測數(shù)據(jù)并反饋到上位機,以便遠程查詢。經(jīng)過需求分析,選取合適的傳感器同時搭建所需要的硬件電路以滿足精度要求。焊接電路之后進行調(diào)試,調(diào)通GPRS模塊后進行上位機和監(jiān)測終端的融合,完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。

        本設(shè)計很好地解決了遠程監(jiān)控溫度、濕度、位移及其他線性參數(shù)的問題。該設(shè)計不僅僅是針對土壤,也可以將其推廣到其他方面。近年興起的智能建筑也是以此為基礎(chǔ),對建筑內(nèi)的溫度或者濕度變化進行實時的監(jiān)測,對建筑內(nèi)的能耗系統(tǒng)了如指掌,為人們營造一個更加舒適的居住環(huán)境提供了依據(jù)。土壤監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計讓人們看到了日趨智能化的生活更加簡便。

        [1]董長江,管楓車.土的凍脹與建筑物凍害防治[M].北京:水利水電工業(yè)出版社,1985.

        [2]王洪彬,李軍,李燕.淺談凍土地段對管道敷設(shè)的影響及防治措施[J].天然氣與石油,2006(5):1-3.

        [3]SIMCOM公司.IM300V1.5開發(fā)板使用說明書[Z].

        [4]SIMCOM公司.IM300_HD_V1.06 SIM300硬件說明書[Z].2005.

        [5]謝興紅,林凡強,吳雄英.MSP430單片機基礎(chǔ)與實踐[M].北京:北京航空航天大學出版社,2008.

        [6]洪利,章?lián)P,李世寶.MSP430單片機原理與應(yīng)用實例詳解[M].北京:北京航空航天大學出版,2010.

        [7]LIPPMAN S B, LAJOIEJ,MOO B E.C++Primer中文版(第 4版)[M].李師賢,蔣愛軍,梅曉勇,等,譯.北京:人民郵電出版社,2008.

        [8]FOROUZAN B A.世界著名計算機教材精選:TCP/IP協(xié)議族(第 4 版)[M].王海,張娟,朱曉陽,等,譯.北京:清華大學出版社,2011.

        [9]TANENBAUM A S,WETHERALL D J.世界著名計算機教材精選:計算機網(wǎng)絡(luò)(第 5版)[M].嚴偉,潘愛民,譯.北京:清華大學出版社,2012.

        [10]馮桂,林其偉,陳東華.信息論與編碼技術(shù)(第2版)[M].北京:清華大學出版社,2011.

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