基于嵌入式技術(shù)的無(wú)線(xiàn)供水測控系統設計

摘要：為了便于對水源地供水系統進(jìn)行方便、快捷、有效的控制，減少供水成本，提高供水系統的可靠性，文中研究并設計了一種基于ARM的嵌入式技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的水井遠程測控系統。該系統實(shí)現了水井生產(chǎn)現場(chǎng)工作參數的監測、對生產(chǎn)方式的遠程控制、無(wú)線(xiàn)傳輸等功能。實(shí)際應用表明，該系統具有操作簡(jiǎn)便、測試準確的特點(diǎn)，達到了設計要求。
關(guān)鍵詞：ARM；嵌入式；無(wú)線(xiàn)傳輸；測控

目前工業(yè)供水點(diǎn)的生產(chǎn)操作主要依靠人工完成。為了確保工業(yè)供水點(diǎn)各個(gè)水井的正常工作，水井調度站需要24小時(shí)有人值守，調度人員實(shí)行分班調換的方式確保工業(yè)供水生產(chǎn)的正常運行。由于采用人工控制方式，這樣就給在夜間、氣候惡劣時(shí)執行現場(chǎng)任務(wù)的調度人員帶來(lái)了很大的難度以及產(chǎn)生上難以預料的事故。另外，在工業(yè)供水點(diǎn)，一些水井與調度站之間的距離達數千米，水井和調度站之間的道路情況很差，也給到現場(chǎng)進(jìn)行操作帶來(lái)了很大的難度。
隨著(zhù)計算機技術(shù)、通信技術(shù)、數據采集技術(shù)的發(fā)展，測控技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。基于ARM的嵌入式系統作為核心處理器，它體積小，結構緊湊，可作為一個(gè)部件埋藏于所控制的裝置中。它提供用戶(hù)接口，管理有關(guān)信息的輸入輸出，監控設備工作，使設備及應用系統有較高智能和性?xún)r(jià)比。嵌入式系統的硬件以芯片、模板、組件、控制器形式埋藏于設備內部，軟件一般采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統和相應的應用軟件，一般固化在閃存中。軟件硬件可裁剪，非常適合構成一種高性能、高可靠性、低成本、小體積、低功耗的測控系統。文中設計了基于嵌入式技術(shù)的無(wú)線(xiàn)供水測控系統可大幅度節省人力資源、有利于工業(yè)供水的安全生產(chǎn)以及提高生產(chǎn)效率。

1 基于A(yíng)RM的嵌入式系統總體設計方案
整個(gè)測控系統由工業(yè)供水測控單元、無(wú)線(xiàn)數據通信系統和主控計算機3大主要部分組成。
工業(yè)供水測控單元是整個(gè)系統的核心，它主要由嵌入式核心、數據采集模塊、控制輸出模塊、通信模塊4部分組成。其中：數據采集模塊通過(guò)各種傳感器采集工業(yè)供水現場(chǎng)的各種數據和參數；控制輸出模塊通過(guò)繼電器來(lái)切換工業(yè)供水現場(chǎng)的各種運行狀態(tài)；通信模塊負責與主控計算機通信，傳送各種數據與命令。嵌入式核心是現場(chǎng)控制單元的核心部分，它負責協(xié)凋、調度各個(gè)任務(wù)的運行從而實(shí)現各種功能。
主控計算機是整個(gè)系統的系統管理中心及用戶(hù)窗口。一方面，它負責接收現場(chǎng)控制單元發(fā)送過(guò)來(lái)的各種數據，整理、保存在數據庫中并在屏幕上顯示最新信息；另一方面，管理人員可以通過(guò)主控軟件提供的控制命令，控制現場(chǎng)控制單元，隨時(shí)對生產(chǎn)現場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)方式的轉換。
系統的整體工作原理為：系統通過(guò)安插于生產(chǎn)現場(chǎng)的各種傳感器采集生產(chǎn)數據及各個(gè)參數，在操作系統通訊任務(wù)的調配下與主控計算機之間交換數據；同時(shí)接收主控計算機發(fā)出的動(dòng)作命令，處理器收到命令后指揮各個(gè)繼電器動(dòng)作從而實(shí)現對生產(chǎn)設備的控制；處理器在收到傳感器采集的數據后自行分析比較，當數據數值超出正常范圍時(shí)處理器會(huì )按既定程序對生產(chǎn)設備實(shí)施相應的保護操作，同時(shí)將錯誤類(lèi)型信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式上報給主控計算機；處理器可通過(guò)UART1實(shí)時(shí)向外輸出工作參數，以方便現場(chǎng)維護；操作系統中的LCD顯示任務(wù)和鍵盤(pán)掃描任務(wù)可實(shí)時(shí)通過(guò)LCD顯示器對外顯示相應的工作狀態(tài)參數，也可利用測控單元面板上的鍵盤(pán)對測控單元進(jìn)行操作。

2 系統硬件設計
系統硬件結構分為供水測控單元部分、無(wú)線(xiàn)通訊部分。供水測控單元部分系統硬件結構示意圖如圖1所示。