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基于ARM的远程无线供水测控系统设计

2018年04月04日 12:43 次阅读

目前工业供水点的生产操作主要依靠人工完成。为了确保工业供水点各个水井的正常工作,水井调度站需要24小时有人值守,调度人员实行分班调换的方式确保工业供水生产的正常运行。由于采用人工控制方式,这样就给在夜间、气候恶劣时执行现场任务的调度人员带来了很大的难度以及产生上难以预料的事故。另外,在工业供水点,一些水井与调度站之间的距离达数千米,水井和调度站之间的道路情况很差,也给到现场进行操作带来了很大的难度。

随着计算机技术、通信技术、数据采集技术的发展,测控技术也得到了迅速发展。基于ARM的嵌入式系统作为核心处理器,它体积小,结构紧凑,可作为一个部件埋藏于所控制的装置中。它提供用户接口,管理有关信息的输入输出,监控设备工作,使设备及应用系统有较高智能和性价比。嵌入式系统的硬件以芯片、模板、组件、控制器形式埋藏于设备内部,软件一般采用实时多任务操作系统和相应的应用软件,一般固化在闪存中。软件硬件可裁剪,非常适合构成一种高性能、高可靠性、低成本、小体积、低功耗的测控系统。文中设计了基于嵌入式技术的无线供水测控系统可大幅度节省人力资源、有利于工业供水的安全生产以及提高生产效率。

1 基于ARM的嵌入式系统总体设计方案

整个测控系统由工业供水测控单元、无线数据通信系统和主控计算机3大主要部分组成。

工业供水测控单元是整个系统的核心,它主要由嵌入式核心、数据采集模块、控制输出模块、通信模块4部分组成。其中:数据采集模块通过各种传感器采集工业供水现场的各种数据和参数;控制输出模块通过继电器来切换工业供水现场的各种运行状态;通信模块负责与主控计算机通信,传送各种数据与命令。嵌入式核心是现场控制单元的核心部分,它负责协凋、调度各个任务的运行从而实现各种功能。

主控计算机是整个系统的系统管理中心及用户窗口。一方面,它负责接收现场控制单元发送过来的各种数据,整理、保存在数据库中并在屏幕上显示最新信息;另一方面,管理人员可以通过主控软件提供的控制命令,控制现场控制单元,随时对生产现场进行生产方式的转换。

系统的整体工作原理为:系统通过安插于生产现场的各种传感器采集生产数据及各个参数,在操作系统通讯任务的调配下与主控计算机之间交换数据;同时接收主控计算机发出的动作命令,处理器收到命令后指挥各个继电器动作从而实现对生产设备的控制;处理器在收到传感器采集的数据后自行分析比较,当数据数值超出正常范围时处理器会按既定程序对生产设备实施相应的保护操作,同时将错误类型信息通过无线方式上报给主控计算机;处理器可通过UART1实时向外输出工作参数,以方便现场维护;操作系统中的LCD显示任务和键盘扫描任务可实时通过LCD显示器对外显示相应的工作状态参数,也可利用测控单元面板上的键盘对测控单元进行操作。

2 系统硬件设计

系统硬件结构分为供水测控单元部分、无线通讯部分。供水测控单元部分系统硬件结构示意图如图1所示。

基于ARM的远程无线供水测控系统设计

无线通讯部分结构图如图2所示。

基于ARM的远程无线供水测控系统设计

1)工业供水测控单元部分  工业供水测控单元按照功能的不同可以分为:嵌入式处理器部分、开关量输入输出部分、模拟量输入部分、三相电源电压/电流采集部分、电源部分等。其中微控制器部分作为系统的控制核心,负责协调系统各部分正常工作;开关量输入输出部分负责读取生产设备的工作状态以及实现对生产设备的控制;模拟量输入部分负责采集各种传感器输出的标准信号;三相电源电压/电流采集部分负责采集工业生产现场的动力电供电参数;通信部分主要负责现场控制单元与无线数传电台之间的数据交换;电源部分负责提供系统需要的各种电压。

2)无线数据通信部分  为了实现远程无线测控,无线通信部分成为系统的重要组成之一。现有远程测控系统中,测控终端大多采用GPR S、SMS或微波等无线传输方式。然而,由于本文所设计的远程无线测控系统主要应用于工业供水点的测控,工业供水点一般都分布在人烟稀少、远离城镇的地区,而这些地区通常没有移动电话网络的覆盖或者网络覆盖率低、信号质量差,故无法采用依赖移动通讯网络的GPRS或者SMS方式,即使在有网络覆盖的地区也不能保证各个测控点都能接收到良好的信号,因此也就无法保证通讯的可靠性与实时性;而且如果为这套测控系统单独建设昂贵的微波通信网络也是不切合实际的。因此目前最好的方法就是采用数字式无线数传电台组成数据传输通道。

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发表于 2018-02-07 13:36 1211次阅读
学习ARM + Linux之前要讲解用ADS或R...

基于ARM9处理器的嵌入式Boa服务器的网络远程...

随着高科技技术逐渐融入到传统的农副业,温室培养已成为生产反季节作物的方式。介绍了基于S3C2410处...

发表于 2018-02-07 09:29 159次阅读
基于ARM9处理器的嵌入式Boa服务器的网络远程...

基于ARM芯片AT91RM9200的无线打印模块...

在ARM芯片AT91RM9200上构建了 无线打印模块 的硬件平台,在Android操作系统上完成了...

发表于 2018-02-07 09:09 209次阅读
基于ARM芯片AT91RM9200的无线打印模块...

基于ARM Cortex-M4核的低功耗MCU-...

NXP公司的LPCXpresso54628是基于ARM Cortex-M4核的低功耗MCU,具有丰富...

发表于 2018-02-06 16:23 394次阅读
基于ARM Cortex-M4核的低功耗MCU-...

英特尔前总裁推出全新芯片,欲打破Intel垄断的...

前英特尔总裁雷尼·詹姆斯运营的新芯片公司安培今天推出了一种全新的高效ARM服务器芯片。

发表于 2018-02-06 14:05 1618次阅读
英特尔前总裁推出全新芯片,欲打破Intel垄断的...

初次接触ARM需要搞清楚的ARM开发思路

做个最小系统板:如果从没有做过ARM的开发,建议一开始不要贪大求全,把所有的应用都做好,因为ARM的...

发表于 2018-02-06 08:41 1796次阅读
初次接触ARM需要搞清楚的ARM开发思路

ARM平台上运行Xen 可同时管理linux和V...

首先来看一下Xen的应用场景,然后我们朝着Zynq上进行延伸。风河刚刚发布了一篇博客,主要是描述在A...

发表于 2018-02-03 16:56 1096次阅读
ARM平台上运行Xen 可同时管理linux和V...

ARM S3C4510B系统的异常中断机制解析

本文介绍A了RM S3C4510B系统 的 异常中断 机制,包括异常中断的分类,响应与返回;中断处理...

发表于 2018-02-03 05:32 229次阅读
ARM S3C4510B系统的异常中断机制解析

基于ARM的数字调压控制系统的设计流程及实现方法...

随着电子信息技术和半导体技术的深入发展,嵌入式系统的应用日趋广泛,在控制领域之中更多的使用了高性能微...

发表于 2018-02-03 05:14 132次阅读
基于ARM的数字调压控制系统的设计流程及实现方法...

基于μC/OSII和ARM7 中断机制的IRQ中...

在嵌入式处理器芯片中,以 ARM7 为核心的处理器是应用较多的一种。它具有多种工作模式,并且支持两种...

发表于 2018-02-03 05:11 195次阅读
基于μC/OSII和ARM7 中断机制的IRQ中...

基于32位ARM STM32F103C8T6和传...

本文设计了一个以32位 ARM 微处理器STM32F103C8T6为控制核心,外加振动传感器和热释红...

发表于 2018-02-03 03:53 439次阅读
基于32位ARM STM32F103C8T6和传...

基于ARM处理器的高效异常处理解决方案

嵌入式系统要求对异常及中断处理器能快速响应。文中分析了ARM体系结构下 异常处理 特点,提出一种基于...

发表于 2018-02-03 03:38 118次阅读
基于ARM处理器的高效异常处理解决方案

解析ARM语音识别系统

语音辨认单元担任辨认操作人员的操作口令;声强检测单元担任检测声强巨细并以此作为判别是哪台从设备操作人...

发表于 2018-02-02 20:30 443次阅读
解析ARM语音识别系统

智能手机搭载 ARM 处理器优化性能

几乎所有智能手机都已经搭载了 ARM 处理器,性能提升达100倍。想想看,短短七年的时间,100 倍...

发表于 2018-02-01 01:39 180次阅读
智能手机搭载 ARM 处理器优化性能

ARM Powered 助你换一种方式打开世界,...

在异度空间与外星人展开地球保卫战,或是身披铠甲骑着独角兽穿梭在奇幻森林,亦或是步履蹒跚在雪山荒野间绝...

发表于 2018-02-01 01:22 119次阅读
ARM Powered 助你换一种方式打开世界,...

智能驾培驾考终端的三个发展阶段介绍

国内车祸70%以上在于新手未经有效技能培训及理论学习,智能化驾考则从源头上消除人为因素对考试结果的影...

发表于 2018-02-01 01:11 171次阅读
智能驾培驾考终端的三个发展阶段介绍

数据总线宽度:对齐的含义和怎样去对齐以及带来的效...

最近和同事谈到了ARM平台下数据总线宽度及对齐方式对程序效率的影响问题,在定义结构数据类型时,为了提...

发表于 2018-01-30 09:34 1464次阅读
数据总线宽度:对齐的含义和怎样去对齐以及带来的效...