1、西黃村自動噴淋降塵（防塵）系統(tǒng)施工方案目錄 1 工程概述. 1 2 防塵、降塵現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)布置 . 1 2.1 防塵、降塵現(xiàn)場噴淋系統(tǒng) . . 1 2.1.1 水源. 2 2.1.2 泵房 . 2 2.1.3 管道及管道閥門. 4 2.2 給水器布置 . 6 2.2.1 噴頭.6 2.2.2 快速給水閥 . 7 2.3 控制系統(tǒng) . 8 2.3.1 分散式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) . 9 2.3.2 實時監(jiān)控系統(tǒng) . 13 3 安裝方法及技術(shù)要求 . 16 3.1 定位放線 . 16 3.2 管溝開挖 . 16 3.3 管線敷設(shè) . 17 3.4 噴頭組合 . 18 4 節(jié)能噴淋系統(tǒng)氣象站的設(shè)計 . 20

2、 4.1 土壤水分 . 23 4.1.1 土壤含水量重要指標(biāo) . 24 4.1.2 土壤水勢可細(xì)分為重力勢、基模勢和溶質(zhì)勢 . 24 4.2 自動氣象站的設(shè)計 . 244.2.1 自動氣象功能 . 25 4.2.2 自動氣象站數(shù)據(jù)采集性能指標(biāo) . 26 4.2.3 傳感器的選擇及工作原理 . 26 4.3 主要傳感器電路的設(shè)計 . 29 4.3.1 溫度測量電路 . 29 4.3.2 濕度測量電路 . 30 4.3.3 氣壓采集測量 . 32 4.3.4 風(fēng)速風(fēng)向測量 .33 4.3.5 雨量信號采集 . 34 4.4 無線收發(fā)模塊選擇 . 35 4.4.1 串行通信 . 37 4.4.2 電

3、源設(shè)計 . 39 4.5 印刷電路板設(shè)計. 40 5 效益分析 . 42 1、工程概述本工程項目位于北京市西五環(huán)西黃村地區(qū)，須灑水降塵面積為441167.144，散布在9塊不規(guī)則的拆遷地塊。為了相應(yīng)國家及北京市防塵治理總體要求，本工程的噴淋系統(tǒng)確保在任何天氣情況下在34個小時內(nèi)完成一次整場的澆灌任務(wù)，使現(xiàn)場裸露土地不起塵、不揚沙，保證現(xiàn)場土地濕潤，土地表面含水率30%左右。本工程的噴淋系統(tǒng)采用全自動全覆蓋噴淋系統(tǒng)，是一個實時監(jiān)測施工現(xiàn)場環(huán)境的自動氣象站（對多組氣象要素進行監(jiān)測溫度、濕度、土壤濕度、風(fēng)向等），通過無線接收模塊把數(shù)據(jù)實時的傳輸?shù)街醒肟刂齐娔X進而控制噴頭，即達到降塵、防塵又節(jié)能節(jié)水的

4、目的。 2、防塵、降塵現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)布置 本工程防塵、降塵的面積較大且分布不集中，這也決定了噴淋系統(tǒng)輸水距離較長、管徑規(guī)格較多，這在同等面積的建筑給排水工程中也是少見的，所以在某些情況下需要考慮分區(qū)給水或增設(shè)加壓泵站，這又與高層建筑的給水類似，現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)一般要求將全場均勻覆蓋其中噴頭的布置類似于建筑給排水中的消防噴頭的布置，為保證安全供水，現(xiàn)場的給水主管道通常設(shè)計成縱深排列管網(wǎng)，其管徑確定的過程又與市政管網(wǎng)的計算比較接近。 2.1 防塵、降塵現(xiàn)場噴淋系統(tǒng) 防塵、降塵現(xiàn)場噴淋系統(tǒng)流程如圖2-1所示： 2.1.1 水源 對于需防塵、降塵的現(xiàn)場必須要有可靠的水量保證，能作噴淋水源的有：人工湖、池塘、

5、附近水庫、井水、溪流、河水、自來水或自建蓄水池。也就是地表水和地下水。（一）地表水作為水源時應(yīng)考慮：1、干旱期是否會出現(xiàn)斷流。2、枯水期水位及流量。 3、水質(zhì)是否滿足要求，上游是否有潛在污染源。 （二）地下水作為水源時應(yīng)考慮： 1、水質(zhì)是否滿足要求。 2、當(dāng)?shù)卣蛳嚓P(guān)部門對開采地下水是否有法律法規(guī)限制。 當(dāng)一處防塵、降塵現(xiàn)場有較多水源可供選擇時，應(yīng)從長遠(yuǎn)處著眼，了解相關(guān)信息，為現(xiàn)場提供一個真正可持續(xù)發(fā)展的水源。 2.1.2泵房 泵房占地面積通常較小，水泵多選用立式機組以節(jié)省空間。泵房通常建在水源充足可持續(xù)利用的地方。泵房內(nèi)通常設(shè)有水泵、控制柜、過濾器、逆止閥、水表等設(shè)備，設(shè)計時應(yīng)遵循泵站設(shè)計

6、規(guī)范中的相應(yīng)規(guī)定。另外由于現(xiàn)場為拆遷地塊，土質(zhì)差，容易被擾動，噴淋系統(tǒng)通常使用的管材均為UPVC管材具有一定的彈性，在管道充水時會有一定的膨脹變形加速管材老化，所以為延緩管材老化延長管道的使用壽命,現(xiàn)管材全部使用SDR11管系的PE管且全線敷鍍鋅保護管，而且通常會在泵房內(nèi)設(shè)置一臺小流量的穩(wěn)壓泵，在主泵不開啟時保持管道內(nèi)的壓力，減少管道膨脹變形的次數(shù)。同時避免在較小用水量的情況下啟動主泵的次數(shù)。 泵站的位置對整個噴淋系統(tǒng)的造價有著直接的影響。泵站的高程決定了水泵的揚程，在相同的流量下，較高位置的泵站可能會選用揚程較小的水泵，低處的管路和噴頭處有著過高的壓力而較高的噴頭除卻沒有足夠的壓力來使其正常

7、工作，這點在防塵、降塵現(xiàn)場中體現(xiàn)的尤為明顯。泵房平面位置的確定需要注意為了使整個系統(tǒng)的工作壓力均衡，降低管道的尺寸規(guī)格，應(yīng)盡量將泵房布置在場地的中心位置。 泵站的壓力設(shè)定范圍為0.4-1.6MPa,管網(wǎng)壓力為.56MPa.當(dāng)流量小于Qmin時,機組將周期地啟動和停止,設(shè)滯后反映時間為10S,則壓力罐容積為V：2.1.3 管道及管道閥門 1、主管 主管管徑一般在110mm300mm之間，管徑的計算關(guān)鍵在于確定整個管網(wǎng)的工作狀態(tài)。防塵、降塵現(xiàn)場面積大，噴頭數(shù)量多，工作狀態(tài)復(fù)雜多變，因此在確定管徑時通常按23處最不利點同時工作考慮；同時，為滿現(xiàn)場局部的特殊供水要求，還應(yīng)考慮一處最遠(yuǎn)或最高點同時開啟局

8、部的噴頭時的工作狀態(tài)。結(jié)合以上這兩種情況才能最終確定主管各管段的管徑。 主管在平面布置時應(yīng)遵循以下原則：(1) 盡量沿施工通道布置以利于日常的檢修和維護穿越施工通道的地方應(yīng)加鋼套管予以保護。 (2) 減少轉(zhuǎn)折點，減少不必要的水頭損失。 (3) 主管管道布置時，應(yīng)盡量縮短長度，減少工程造價。 (4) 主管盡可能的布置在平緩地帶，降低施工難度。 (5) 主管盡量避免布置在水邊，以免出現(xiàn)故障時，增加損失和不必要的工作量。2、支管 支管從主管引出，連接灑水器，一般布置為支狀管網(wǎng)。為確保每條支管上的噴頭壓力均勻，任意兩個噴水器工作時的壓力差不得超過工作壓力的20%。 （一）支管在平面布置時應(yīng)遵循以下原則

9、 (1) 直線布置，便于管溝開挖和運營中的檢修。 (2) 簡化支路，減少管溝開挖量，降低造價。 (3) 盡可能將不同功能的噴頭分開在不同的支路里，方便管理操作。 3、支管保溫管道保溫的材料為巖棉材料。其中DN100管道應(yīng)采用保溫厚度為40MM材料，DN80-DN32之間的管道應(yīng)采用保溫厚度為35MM的材料，DN32-DN15之間的管道應(yīng)采用的保溫厚度為30MM。管道及設(shè)備的保溫應(yīng)在防腐及水壓試驗合格后方可進行，如需先做保溫層，應(yīng)將管道的接口及焊縫處留出，待水壓試驗合格后再將接口處保溫。其操作方法一般由兩人配合，一人將管殼縫剖開對包在管上，兩手用力擠住，另外一人纏裹保護殼，纏裹時用力要均勻，壓茬

10、要平整，粗細(xì)要一致，封口要嚴(yán)密。若采用不封邊的玻璃絲布作保護殼時，要將毛邊摺疊，不得外露。根據(jù)設(shè)計要求對所有的管道保溫層外標(biāo)識色環(huán)、水流指示，以區(qū)分管道內(nèi)流動介質(zhì)、種類和水流方向。4、閥 （一）主管檢修閥 使發(fā)生事故的地點完全斷水以保證維修工作的進行，而其它各處不受事故影響或少受其影響，減少事故對系統(tǒng)整體正常工作的影響。主管檢修閥應(yīng)設(shè)于：管道交叉處。管徑變化處，此處也可不設(shè)。 施工通道的側(cè)向上游處。 （二）支管檢修閥 應(yīng)設(shè)于任意支管與主管連接處。當(dāng)支管或噴頭出現(xiàn)事故時，使用支管檢修閥將事故管段與系統(tǒng)隔離開，避免影響其它管段的工作。 （三）進排氣閥 設(shè)于管路中較高的位置，作用主要是避免管路積氣，

11、影響管路過水能力。進排氣閥與主管連接處應(yīng)設(shè)置閥門，以適應(yīng)冬季不同的泄水方式。進排氣閥也可設(shè)于管路末端。 （四）泄水閥 設(shè)于管路中較低處，通向人工湖或指定的泄水地點。泄水閥主要用來排除主管內(nèi)的余水，支管和噴頭內(nèi)殘留的水應(yīng)在冬季上凍前用空氣壓縮機吹出。 2.2 給水器布置 2.2.1 噴頭 為防塵、降塵現(xiàn)場提供均勻一致的澆水強度。通常采用正三角形來取得最大程度的均勻度。但完美的正三角形不是萬能的，在某些特殊的位置，變形的三角形和變形的正方形可更適合場地的不規(guī)則形狀。盡量避免使用四邊形以上的多邊形。噴頭設(shè)計間距一般為噴頭的工作射程，三角形布置時最大間距不得超過射程的1.6倍，正方形布置時不得超過1.

12、4倍。 1、噴頭的分類：（一）按品牌分：目前市場占主導(dǎo)地位的是TORO和RAIN BIRD（美國雨鳥）兩種，兩種品牌噴頭各有特點具體參數(shù)參見TORO產(chǎn)品目錄和RAIN BIRD產(chǎn)品目錄。 （二）按噴灑方式分為可調(diào)角度噴頭和全圓噴頭。 （三）按安裝位置分為地埋式噴頭和地上式噴頭。 （四）按壓力分為低壓噴頭，壓力小于0.3MPa,中壓噴頭，壓力為0.30.5MPa, 高壓噴頭，壓力大于0.5MPa。2、噴頭的選擇：噴頭在選擇上應(yīng)注意工作壓力和流量，避免選擇壓力過大，流量過大的，這都會使系統(tǒng)建造費用增加。通常情況下，使用中壓噴頭，噴頭壓力過高會導(dǎo)致泵站壓力需求升高，也可能導(dǎo)致噴淋系統(tǒng)管路要求壓力等級

13、升高。造成整體費用增加。在同等壓力條件下，流量大的噴頭，則要求水泵流量需求大，則水泵造價增高。 3、噴頭的布置方式 防塵、降塵現(xiàn)場噴頭有單行交叉布置、三角帶狀布置、四方環(huán)形布置三種形式，每種方式都有可能使用，而且每種方式都有一定的適用條件和優(yōu)缺點。2.2.2 快速給水閥 快速給水閥覆蓋面積較大，用于噴淋噴頭不能覆蓋的區(qū)域或噴頭噴淋水量不足的區(qū)域。當(dāng)管段出現(xiàn)事故時，快速給水閥應(yīng)能夠替代噴頭為現(xiàn)場提供完整的澆水覆蓋面以及出現(xiàn)火災(zāi)等需大量給水的地方。快速給水閥分為2種。 1、1寸快速給水器：覆蓋范圍在65m左右布置兩兩對澆。不易過長，避免人工浪費。 2、2寸快速給水器：布置時沿主管200m左右一個，

14、主要用于北方冬季凍期較長的地區(qū)冬季補水。 2.3 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)可根據(jù)操作方式分為手動、半自動、全自動三種方式。 全自動控制系統(tǒng)是一套完整的全自動控制系統(tǒng)，包括氣象站、中央電腦、衛(wèi)星站和噴頭自帶的電磁閥。氣象站收集各種氣象、防塵、降塵現(xiàn)場資料反饋至中央電腦，中央電腦對氣象資料進行分析后針對不同的氣象條件向衛(wèi)星站發(fā)布指令，從而實現(xiàn)對防塵、降塵現(xiàn)場的自動化和精確控制，同時有利于節(jié)水。噴淋程序的修改只需在中央電腦上進行。圖2-3為自動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 2.3.1 分散式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 工業(yè)過程控制系統(tǒng)己由集中式控制系統(tǒng)（FCS . Focal control system）向 DCS 方向發(fā)展，控制

15、結(jié)構(gòu)也由集中式走向分散式。現(xiàn)場控制系統(tǒng)的特征是分散化、智能化及網(wǎng)絡(luò)化，是一種分散式智能化控制系統(tǒng)，每 1 層可以獨立工作也可以集中控制。DCS融合了自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見文獻2。現(xiàn)場節(jié)點，以分散自治，以點對點的通信方式，并通過各種智能網(wǎng)關(guān)、橋路器、路由器等實現(xiàn)兩者網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的分段成組，而且還實現(xiàn)現(xiàn)場控制，分散式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是自動控制走向智能控制的重要基礎(chǔ)，大面積的防塵、降塵現(xiàn)場由計算機分散自治、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)集成控制，計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實施智能化相對要求較低，例如，各分散工作站控制系統(tǒng)有濕度、溫度、紅外等傳感器，可以不需要其它更復(fù)雜的傳感器。工作站點計算機也可少置或不設(shè)置復(fù)雜的智能傳感器，但是各工作站計算

16、機控制系統(tǒng)必須為其準(zhǔn)備和留有這些接口，所以要求控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)須建立在合適的“分解”與“集中”策略基礎(chǔ)上。因為防塵、降塵現(xiàn)場面積大、工作站點分散，各工作站是一個具有“自治”功能的主體，過程特性主要表現(xiàn)為自治的信息行為為“分散”與“系統(tǒng)化”。 1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 防塵、降塵現(xiàn)場自動化噴淋系統(tǒng)建立在一個4層計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。第1層在PC計算機系統(tǒng)上，系統(tǒng)軟件的核心是數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是一個專家系統(tǒng)。它集中了植被、溫度、空氣濕度、數(shù)據(jù)處理等專業(yè)知識。硬件利用PC計算機的串行接口與第 2 層計算機網(wǎng)絡(luò)及第3層工作站點進行通信。第3層建立在單片計算機的系統(tǒng)上，該層計算機系統(tǒng)可以主動與第1層及第2層通信，通報第1層

17、計算機系統(tǒng)當(dāng)前工作站點的工作數(shù)據(jù)情況，第4層是強電力中間繼電器控制電路，每個工作站可以分別獨立控制8路電磁閥噴灌裝置。4層計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如表2- 1 所示從表2-1中可以看到第1層與第2層之間是一般通用的串行RS - 232接口，其數(shù)據(jù)傳輸用常規(guī)方式。在第2層與第3層之間，由于防塵、降塵現(xiàn)場各工作站點距離幾百米左右，必須用調(diào)制解調(diào)器才能保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性。基于這種客戶機 I 服務(wù)器工作模式的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成了電腦系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。因此，客戶枷服務(wù)器應(yīng)用必然涉及到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。防塵、降塵現(xiàn)場電腦局域網(wǎng)為v - Net網(wǎng)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)的令牌總線型局部網(wǎng)絡(luò)，不能滿足開放系統(tǒng)的

18、要求，但電腦系統(tǒng)提供了一個通信網(wǎng)關(guān)ACG接口，通過ACG接口可以Ethernet實現(xiàn)網(wǎng)與v - Net網(wǎng)的互聯(lián)。ACG 網(wǎng)關(guān)具有以下特點。 1 ）Ethernet 支持通信接口。 2 ）ACG 提供一個TCP , IP 協(xié)議的Socket通信編程接口。 3 ）通過 ACG 命令方式訪問 ACG，可以對 V- Net 網(wǎng)上的FCS進行過程數(shù)據(jù)采集和給定質(zhì)，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理。 針對DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特性，將ACG 作為DCS 系統(tǒng)V-Net 控制局域網(wǎng)Ethernet 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)將通進PC 聯(lián)接在以太網(wǎng)上形成以工作站為客戶機，以DCS 系統(tǒng)為服務(wù)器的DCS 應(yīng)用模式其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2-4。2

19、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用于實現(xiàn)各種系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接和數(shù)據(jù)通信，目前可供選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多，CP/IP 協(xié)議是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣而不基于任何特定硬件平臺的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是一種用于廣泛異機互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，已成為事實上的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP 協(xié)議的基本思想是通過網(wǎng)關(guān)將種不同的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，在網(wǎng)絡(luò)的底層協(xié)議之上構(gòu)造一個虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺，使用戶與其它網(wǎng)絡(luò)通信就像與網(wǎng)上主機通信一樣方便。采用TCP/IP 協(xié)議關(guān)鍵是可以解決異種聯(lián)網(wǎng)和異種網(wǎng)互聯(lián)的問題，它具有以下特點。 （一）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獨立性，支持不同操作系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)節(jié)點互聯(lián)，不依賴于任何廠商的硬件，多數(shù)公司的產(chǎn)品都支持這種協(xié)議。 （二）極強的通信能力，支持多種

20、信息傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)際上的任何兩臺計算機都可以交換信息，實現(xiàn)端到端的透明聯(lián)接。 （三）支持標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用協(xié)議，電子郵件、文件傳送和遠(yuǎn)程登錄等。 （四）提供較強的應(yīng)用程序開發(fā)接口，為開發(fā)數(shù)據(jù)采集程序提供了有效的保證。 鑒于DCS、ACG、TCP/IP支持協(xié)議以及基于PC的TCP/IP協(xié)議應(yīng)用廣泛的事實，選用TCP/IP協(xié)議作為 DCS 結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議。 3 DCS 工作方式 為了降低成本，計算機硬件的服務(wù)器主機采用一般的PC - 四核機，工作站機采用單板機系統(tǒng)，該單板機CPU用16雙通道可編程接口、Mc1468 -CMOS 芯片實鐘存儲、9位數(shù)碼顯示器、8GRAM 存儲器、8通道3態(tài)控

21、制電路。外部接調(diào)制解調(diào)器接口以及三相大功率繼電器控制電路，客戶機服務(wù)器應(yīng)用技術(shù)的主要特點是增強數(shù)據(jù)共享能力和實現(xiàn)異結(jié)構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換與控制。TCP/IP 協(xié)議是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，擁有完整的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序接口（API）主要是Socket。在 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)中主要的進程間通信模型是著名的客戶機服務(wù)器模型Socket 是面向模型設(shè)計服務(wù)器（ACG ）的對客戶機和服務(wù)器分別提供不同的系統(tǒng)調(diào)用，使網(wǎng)絡(luò)客戶機和服務(wù)器通過socket實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)接和數(shù)據(jù)交換，我們選用 Socket3 種主要類型中的 stream socket型 PC 實現(xiàn)機與通道機及A

22、CG服務(wù)器的通信過程。Stream socket 接口定義了一種可靠的聯(lián)接服務(wù)，實現(xiàn)無差錯無重復(fù)的順序數(shù)據(jù)傳輸，它通過內(nèi)置的流量控制解決了數(shù)據(jù)的阻塞，將數(shù)據(jù)當(dāng)作字節(jié)流，可以發(fā)送任意長度的數(shù)據(jù)。 2.3.2 實時監(jiān)控系統(tǒng) 在防塵、降塵現(xiàn)場控制系統(tǒng)中，我們開發(fā)了第1層的實時控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件。第1層充分利用 MS - DOS系統(tǒng)的 MODE 串行接口的通信能力，第2層是通道控制計算機，內(nèi)部為 8 - 16 的通道存儲器，第1層將各工作站，每個工作站點內(nèi)為816個噴灌頭，數(shù)據(jù)存儲在其中，按時鐘分別傳輸?shù)礁髡军c計算機。各站點內(nèi)部的計算機系統(tǒng)可以接收到第1層數(shù)據(jù)庫脫機“自治”用戶可以在各站點計算機上設(shè)置

23、不同噴灌頭的工作日期、開機時間、關(guān)機時間，最多可存儲兩個星期，每天可設(shè)置兩組開l關(guān)機工作程序，當(dāng)設(shè)置完成后客戶機會申請向第2層及第1層通信，傳輸客戶機內(nèi)有工作程序，以便第1層服務(wù)器統(tǒng)計、決策。1服務(wù)器為主機：是一個實時的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的時鐘有用戶決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)，系統(tǒng)最顯著的特點就是能雙向數(shù)據(jù)采集與通信，即可以預(yù)報，又可以實時顯示運輸系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。 2 數(shù)據(jù)采集功能：支持各實時網(wǎng)點噴淋過程的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送，實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器和各監(jiān)控站的信息交換，生成實時數(shù)據(jù)庫和噴淋記錄歷史數(shù)據(jù)庫，以便進行噴淋過程控制實時數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)控和相應(yīng)的處理。 3 動態(tài)監(jiān)控功能：自動噴淋實時監(jiān)控系統(tǒng)提

24、供清晰完整的噴淋過程動態(tài)監(jiān)測，支持噴淋過程實時數(shù)據(jù)接收、各工作站點工作情況的動態(tài)顯示、自動噴淋過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及事件故障報替功能。 4 信息處理功能：自動噴淋系統(tǒng)實時監(jiān)控系統(tǒng)不僅提供工作狀態(tài)監(jiān)控功能，還支持防塵、降塵現(xiàn)場狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫歷史記錄，對現(xiàn)場維護提供不同季節(jié)，不同氣候，不同時間等，并產(chǎn)生報表和文件。 5 過程動態(tài)功能：控制過程實時監(jiān)控系統(tǒng)為組態(tài)型應(yīng)用系統(tǒng)，通過組態(tài)系統(tǒng)軟件操作方便的特點，自動組成維護環(huán)境。在充分考慮各功能特點和它們的相互關(guān)系，系統(tǒng)設(shè)計了以下 7 個功能模塊：實時數(shù)據(jù)采集模塊、實時數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、實時數(shù)據(jù)接收模塊、過程動態(tài)監(jiān)控模塊、系統(tǒng)過程記錄加工模塊、系統(tǒng)組態(tài)和圖形編輯模塊，

25、邏輯結(jié)構(gòu)見廠系統(tǒng)在使用中可以及時地增刪改變監(jiān)控對象及相應(yīng)的數(shù)據(jù)屬DCS實時監(jiān)測系統(tǒng)功能模塊實時數(shù)據(jù)采集模塊實時數(shù)據(jù)發(fā)送摸塊實時數(shù)據(jù)接收模塊系統(tǒng)過程圖 2-5。 圖2-5過程實時控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)在設(shè)計中應(yīng)注意： 中控系統(tǒng)應(yīng)布置在管理室、泵房或監(jiān)控室，方便營運管理。 氣象站應(yīng)設(shè)于開敞的位置，以便于收集真實的資料，應(yīng)避開樹木、建筑的影響，氣象站的環(huán)境應(yīng)與防塵、降塵現(xiàn)場一致或相近。 連接時盡量減少支管長度，降低造價。使支管連接方向保持一致，方便管溝開挖。 做環(huán)路連接時，盡量使每個環(huán)路控制的噴淋范圍大致相等。 注意一條支路上同時開啟的噴頭數(shù)量。 控制系統(tǒng)流程圖如圖2-6所示：3 安裝方法及技術(shù)要求 3.

26、1 定位放線施工前按照預(yù)定的施工順序按圖予以放樣并由監(jiān)理工程師確認(rèn)管溝、噴頭、快速取水器、混凝土鎮(zhèn)墩建議選用不同的石灰線分別表示。管線的基本布局按設(shè)計圖紙放線。噴頭的間距和布置間距不能變噴頭布置采取等邊三角形布設(shè)的原則。如果防塵、降塵現(xiàn)場的實際布局與原設(shè)計中顯示的一致，則嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進行放線。如果防塵、降塵現(xiàn)場的實際布局與原設(shè)計中顯示的不一致，則根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，在和甲方代表溝通商量，取得甲方代表的同意下，作合理的調(diào)整。放樣后對原設(shè)計的修改應(yīng)記錄在案，與設(shè)計師協(xié)商、核定無誤后進行施工。 3.2 管溝開挖 此項工程根據(jù)施工現(xiàn)場的土壤情況的狀況，決定主管溝開挖采用挖溝機，支管溝開挖采用人

27、工開挖。 1、開挖標(biāo)準(zhǔn) 支管溝：63以內(nèi)管線管溝：深700mm,寬400mm。干支管溝：75以外管線管溝：深800mm,寬500mm。在管道相交處采用人工開挖。過路管應(yīng)使用套管處理，溝底寬以管徑兩側(cè)各留10cm空隙為準(zhǔn)。 2、管溝開挖時注意事項及技術(shù)要求： 當(dāng)管溝開挖時如遇到不同的土層結(jié)構(gòu)時，必須將每層土單獨堆放，已備回填管溝時所用，溝槽開挖完成后，溝底要平整，且沒有堅硬的土塊和石頭等雜物。 3、溝槽清理： 管溝開挖時由專人負(fù)責(zé)保護現(xiàn)場定線標(biāo)示物，以免丟失，且不能隨意改變標(biāo)示物位置，力求開挖后標(biāo)示物位置與放線結(jié)果一致，管溝開挖后管道安裝前應(yīng)將溝底堅硬銳利雜物清除。清理原則為人工清理，使溝槽盡量

28、平整，清除一些較大和較硬的土塊或石塊，如遇松軟或易塌陷的土質(zhì)除按規(guī)定處理辦法外，堆土應(yīng)離溝邊80cm以上，以減輕側(cè)土壓。3.3 管線敷設(shè) 敷設(shè)原則基本上按圖紙施工，局部可做一些變動與調(diào)整。在管線安裝時，必須按照設(shè)計圖中標(biāo)注的尺寸及位置，在施工現(xiàn)場配以相應(yīng)的管件進行連接。并且在每天工作結(jié)束或一段管線施工告一段落時及時將管口堵上，并且標(biāo)明位置，以防異物進入管內(nèi)和管子移動。 主管與支管均采用承插接口、膠圈密封的接管方式。支管管件采用膠粘連接方式。主管轉(zhuǎn)彎地方采用22.5、45和90彎頭，均為鋼塑彎頭。支管采用的45和90彎頭及其他配件均為PE配件。管道連接前要進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)有破損、裂痕、明顯變形

29、、顏色不統(tǒng)一等異常現(xiàn)象的管道必須立即更換，并加以標(biāo)記另行保管。 支管上的彎頭配件，均采用膠接接口形式，要求在其部位務(wù)必墊實，以保護管道及配件。主管與支管的連接采用分水鞍分水，支管與千秋架的接口采用變徑三通，通過千秋架調(diào)節(jié)噴頭高度。穿過施工通道的管道均需采用適合管徑的套管及其它有效措施，使穿路部分的管道的抗壓強度增強達到設(shè)計要求。主管上的隔離閘閥及檢修閥均設(shè)置在鋼制配件附近。 1主管線安裝 主管線安裝均采用承插口連接，管件采用鋼塑管件。 連接程序清理工作面刷潤滑劑對口插入塞口檢查。 a) 安裝前，首先檢查管材、管件及膠圈的質(zhì)量，并把承口和插口工作面擦拭干凈。 b) 將膠圈按規(guī)定的方向放入承口凹槽

30、內(nèi)，不得扭曲。 c) 膠圈和插入部分涂刷潤滑劑。 d) 承插口對口并保持管線軸線平直。 e) 在插口上標(biāo)記插入深度的線。 3.4 噴頭組合 噴頭的組合形式也稱噴頭的布置形式，指在噴灌系統(tǒng)中的噴頭之間的相對位置而言。在全圓噴灑情況下，有正方形、正三角形、矩形和等腰三角形等4種組合形式，如圖3-1。噴頭組合的原則是：保證噴灑不留空白，并有較高的均勻度。噴頭布置的間距過大，造成噴灑不均勻，或留下空白處噴頭布置過密，噴頭和管道用量加大，增加了投資，且組合噴灌強度大。正確的選擇組合間距是噴灌系統(tǒng)設(shè)計中的重要問題。根據(jù)圖3-1，能夠算出噴頭的間距l(xiāng)、支管的間距b以及噴頭的有效控制面積（圖中的陰影部分），如

31、表3-1所示：4 節(jié)能噴淋系統(tǒng)氣象站的設(shè)計 噴淋是彌補自然降水在數(shù)量上的不足與時空上的不均、保證適時適量地滿足防塵、降塵現(xiàn)場所需水分的重要措施。現(xiàn)代化的自動噴淋系統(tǒng)采用的是較為新進的技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)就是土壤水分含量信號的來源和信號的采集。傳感器的分布位置可以檢測整個地區(qū)的平均土壤含水量的情況。一般是采用一組上限和下限濕度傳感器分別控制噴淋系統(tǒng)觸點開關(guān)，對等數(shù)量的上限傳感器和下限傳感器分別埋入防塵、降塵現(xiàn)場的各個濕度控制點。當(dāng)達到上限指標(biāo)時，表示防塵、降塵現(xiàn)場的土壤含水量已達到不積水且富有的標(biāo)準(zhǔn)。由于濕度傳感器在制造過程中有一定的離散性，不可能對濕度響應(yīng)時間完全一致。另一方面，一塊防塵、降塵現(xiàn)場

32、的土壤質(zhì)地分布也略有不同噴頭噴水的分布也部可能完全均勻，所以，一組上限和下限傳感器部可能再同一時間內(nèi)到定位的標(biāo)準(zhǔn)值。差異時間，時由傳感器的本身和測試點分布情況決定的，因此一組上限傳感器和下限傳感器要根據(jù)噴水的均勻程度，合理地選擇測試點。使差異時間越小越好。如果通過選擇分布點后，最先與最后達到定位標(biāo)準(zhǔn)值的傳感器，其時間差異不要過長，最好的方法就是調(diào)節(jié)各個傳感器的定位標(biāo)準(zhǔn)值，但誤差不要太大，使達到定位標(biāo)準(zhǔn)值的差異，時間控制在短時間內(nèi)。還可以采用延長保持采樣時間案的方法，將保持時間延長，但不能過長，否則各個測試點水分濕度分布差異將會明顯增大。 濕度感應(yīng)器的設(shè)計及工作原理的依據(jù)是來源于土壤水分的表示方

33、式和重要指標(biāo)。 4.1 土壤水分 土壤水存在于土壤孔隙中，尤其是中小孔隙中，大孔隙常被空氣所占據(jù)。蒸騰和蒸發(fā)的水加起來叫做蒸散，是土壤水進入大氣的兩條途徑。表層的土壤水受到重力會向下滲漏，在地表有足夠水量補充的情況下，土壤水可以一直入滲到地下水位，繼而可能進入江、河、湖、海等地表水。 土壤中水分的多少有兩種表示方法：一種是以土壤含水量表示，分重量含水量和容積含水量兩種，二者之間的關(guān)系由土壤容重來換算。另一種是以土壤水勢表示，土壤水勢的負(fù)值是土壤水吸力。 1、土壤水的類型劃分及有效性，水分含量表示方法，水分含量測定方法 2、土水勢及其分勢，土壤水吸力，土壤水能態(tài)的定量表示，土水勢測定，水分特征曲

34、線 3、飽和土壤中的水流，非飽和土壤中的水流，土壤中的水汽運動。入滲、土壤水的再分布和土面蒸發(fā) 4、土壤中的溶質(zhì)運移，包括對流、分子擴散、機械彌散、水動力彌散掌握土壤水含量的表示方法：重量百分?jǐn)?shù)，容積百分?jǐn)?shù)，土壤水貯量，壤水含量的測定方法，土壤水類型。著重掌握土水勢及其定量表示，土壤水吸力，土壤水吸力與土壤當(dāng)量孔徑，土壤水分特征曲線滯后現(xiàn)象等概念。掌握土壤水的飽和流動（達西定律），飽和導(dǎo)水率。掌握土壤水的不飽和流動，水汽運動規(guī)律。了解水進入土壤的入滲過程，防塵、降塵現(xiàn)場持水量，土面蒸發(fā)等的概念。 4.1.1 土壤含水量重要指標(biāo) 1、一個是土壤飽和含水量，表明該土壤最多能含多少水，此時土壤水勢為

35、0。 4.1.2 土壤水勢可細(xì)分為重力勢、基模勢和溶質(zhì)勢 1、土壤水分重力勢以土壤水面與土表面相平時為0。水面高于土表面時為正值此時也稱為壓力勢。水面低于土表面時為負(fù)值，土壤水吸力為正值。 2、土壤基模勢指土壤中礦質(zhì)顆粒表面和有機質(zhì)顆粒表面對水所產(chǎn)生的張力。它的值永遠(yuǎn)是負(fù)值，即總是將土壤表面的水分向土體內(nèi)吸進來。 3、土壤水分溶質(zhì)勢與土壤溶液中所含溶質(zhì)數(shù)量有關(guān)，溶質(zhì)越多，溶質(zhì)勢越小，即越負(fù)。點水源入滲時，水沿濕度梯度從高水勢處向低水勢處流動，逐漸形成一個干濕交界分明的橢球體形狀，稱為濕潤球，球面各處土壤水勢相等。該球面稱為入滲鋒，在水頭固定不變時入滲鋒的前進速度隨著時間的延長而減慢。 4.2

36、自動氣象站的設(shè)計 本自動氣象站是基于zigBee技術(shù)而設(shè)計的zigBee技術(shù)作為新一代無線通訊技術(shù)的稱。zigBee是基于IEEE802.15.4的無線通信協(xié)議，專用于小型設(shè)備如溫度調(diào)節(jié)裝置、照明控制器、環(huán)境檢測傳感器與醫(yī)療設(shè)備等，其低功耗可使設(shè)備電池使用壽命達到6個月至2年。基于ZigBee的自動氣象站系統(tǒng)要實現(xiàn)對氣象各要素的數(shù)據(jù)采集包括溫度、濕度、風(fēng)速、雨量和氣壓等信息，則其各個傳感器節(jié)點根據(jù)需求使用不同的傳感器。傳感器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間利用zigBeee協(xié)議實現(xiàn)通信網(wǎng)關(guān)節(jié)點負(fù)責(zé)收集各傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)，并可以通RS-232連接到PC的串口，或通過GSM/GPRS將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet

37、。自動氣象站的硬件設(shè)計包括傳感器的選擇和數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計根據(jù)傳感器輸出信號類型設(shè)計硬件電路，包括模擬信號處理電路、數(shù)字信號處理電路、電源電路、無線通信電路以及印刷電路板設(shè)計。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖4-1所示。4.2.1 自動氣象功能 自動氣象站要完成常規(guī)地面氣象觀測任務(wù)應(yīng)具備的主要基本功能：數(shù)據(jù)采集 自動氣象站的數(shù)據(jù)采集功能就是采集要觀測的氣象要素值，通常是由傳感器將氣象要素量感應(yīng)轉(zhuǎn)換成一種電參考信號(電壓、電流等)，再由采集器按一定的采集速度獲得代表這個采集時刻氣象要素量的電量信號值。 數(shù)據(jù)處理 這個功能就是將采集到的代表氣象要素量的電量信號值經(jīng)運算處理轉(zhuǎn)換成要觀測的氣象要素值，一般包括測量

38、、計數(shù)、累加、平均、公式運算、線性處理、選極值等，這些運算處理都是由自動氣象站的采集器來完成。 (3)數(shù)據(jù)存儲 (4)數(shù)據(jù)傳輸 (5)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 (6)運行監(jiān)控 4.2.2 自動氣象站數(shù)據(jù)采集性能指標(biāo) 根據(jù)我國氣象部門制定的地面氣象觀測規(guī)范對于地面氣象觀測站使用的自動氣象站基本技術(shù)性能應(yīng)符合表4-1的要求。4.2.3 傳感器的選擇及工作原理 自動氣象站對各個氣象要素的采集，是通過傳感器獲取的，傳感器是接收信號或刺激并反應(yīng)的器件，以測量為目的，以一定精度把被測量信號轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的、易于處理的電量信號輸出的裝置。因此傳感器選擇的恰當(dāng)與否，決定了采集到的氣象信息數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。 本文選擇傳感

39、器的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三點：一、能否達到既定的測量精度要求(具體要求見表4-1)；二、在滿足測量精度的情況下盡量使用低功耗的傳感器，這是由于本系統(tǒng)的設(shè)計電源是采用電池供電；三、傳感器要能滿足被測介質(zhì)和使用環(huán)境的特殊要求，例如在高溫、低溫下的工作情況以及防腐等。 根據(jù)以上的傳感器選擇標(biāo)準(zhǔn)本系統(tǒng)對各氣象要素進行采集的傳感器選擇如下：1溫度測量 采用鉑電阻溫度傳感器PT100，其是根據(jù)鉑電阻的電阻值隨溫度變化的原理來測定溫度的鉑電阻絲燒制在細(xì)小的玻璃棒或磁板上，外面有金屬保護管。目前，國內(nèi)主要生產(chǎn)的兩種型號的鉑電阻RO=(460.046)和RO=(1000.10)，適用的溫度范圍是-200+650。當(dāng)溫

40、度t=0 650時，鉑電阻的電阻Rt與溫度t的關(guān)系接近于線性并有 2濕度測量 選擇美國Honeywell公司生產(chǎn)的相對濕度傳感器HIH-3610，利用高分子材料制成的濕敏元件，主要是利用它的吸濕性和澎潤性，常用的有電容式和電阻式兩類。本系統(tǒng)采用電容式濕敏元件，原理是高分子薄膜在吸濕后，介電常數(shù)發(fā)生變化從而導(dǎo)致電容發(fā)生改變的特點，由于高分子薄膜可以做得極薄，所以元件可以很快的吸濕和脫濕，這就決定了其滯后誤差小和響應(yīng)速度快的特點，且易于實現(xiàn)小型化和輕量化。 3氣壓測量 采用美國ICS公司的擴散硅壓力傳感器，是在單晶硅的基片上擴散出P型或N型電阻條，接成電橋，在壓力作用下根據(jù)半導(dǎo)體的壓一阻效應(yīng)，把壓

41、力的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化，經(jīng)過測量電路的輸出電壓值來反應(yīng)出壓力的大小。 4風(fēng)速、風(fēng)向測量 目前用于地面氣象觀測的風(fēng)速、風(fēng)向傳感器主要有以下幾種類型：一、小型風(fēng)杯配輕型單尾風(fēng)標(biāo)；二、機身型旋槳式風(fēng)向風(fēng)速傳感器；三、二維超聲風(fēng)速傳感器。根據(jù)本文涉及到的業(yè)務(wù)類型和性質(zhì)選擇第一種類型的三杯式風(fēng)傳感器。 風(fēng)速信號為一個脈沖信號,其頻率與風(fēng)速成正比,通過單位時間內(nèi)計數(shù)器的值,即可完成風(fēng)速測量。 風(fēng)向傳感器輸出為7位格雷碼,通過程序計算可以得到相應(yīng)的風(fēng)向。 5雨量測量 采用翻斗雨量傳感器,主要由承水器、過濾漏斗、翻斗、干簧管和底座等組成。降水通過承水器,再通過一個過濾斗流入翻斗里，當(dāng)翻斗流入一定量的雨水后，翻

42、斗翻轉(zhuǎn)，倒空斗里的水，翻斗的另一個斗又開始接水，翻斗的每次翻轉(zhuǎn)動作通過干簧管轉(zhuǎn)成脈沖信號(1脈沖為0.1mm)傳輸?shù)讲杉到y(tǒng)。 4.3 主要傳感器電路的設(shè)計 4.3.1 溫度測量電路 利用上文選用的鉑電阻PT100進行溫度測量，一般有兩線、三線和四線制的接線方式。線制的引線電阻可能產(chǎn)生較大的誤差，所以為了提高測量的精度，減少引線的誤差，本統(tǒng)采用四線制恒壓源的接法，這種電路在測量電壓時，漏電流很小，可用于溫度的精確量。 利用ADs1218,這樣一個具有24位分辨率的A心轉(zhuǎn)換芯片進行溫度數(shù)據(jù)的采集并轉(zhuǎn)成數(shù)字信號。其Vrefou:端提供標(biāo)準(zhǔn)輸出的電壓用來激勵PT100，PT100的阻值在0時大為10

43、0為確保得到高的分辨率和靈敏度，R4和R5應(yīng)盡量大于Rt，且R4=R5。ADslZ18是一種精密的、寬動態(tài)范圍的A心轉(zhuǎn)換器，具有24位分辨率，可工作在2.7-5.25V電壓下，8個輸入通道多路復(fù)用，其PGA(可編程增益放大器)提供1-128的可選增益，當(dāng)增益為128時，有效分辨率為19位，片內(nèi)基準(zhǔn)電壓可選為1.25V或2.5V，通過SETUP寄存器的(REFHI)位來選擇，該位為0時，內(nèi)部參考電壓=l.25V，該位為1時，內(nèi)部參考電壓2.5V(默認(rèn))，芯片的功耗90%RH的環(huán)境中會造成3%RH的可逆漂移。4.3.3 氣壓采集測量 氣壓測量利用擴散硅壓力傳感器來設(shè)計電路，氣壓傳感器為四個壓敏元件

44、組成的橋式電路，采用恒流源激勵氣壓傳感器，輸出的差分電壓經(jīng)放大電路后實現(xiàn)A心轉(zhuǎn)換。如圖4-5所示，基準(zhǔn)電壓通過放大器和電阻組成的電路產(chǎn)生恒定電流，其中電阻關(guān)系，通過公式推導(dǎo)以及試驗得到，進過J3的電流，J3是壓力傳感器的接口端，在恒流源激勵下，輸出信號通過2個1kQ電阻接入ADSl218的AIN3和AIN4端。在焊接電路的時候，Rll，R12，R13，R14需要使用精密電阻，因為電阻的誤差會導(dǎo)致正負(fù)反饋的不平衡，最終會使得電流隨負(fù)載變化而變化。 4.3.4 風(fēng)速風(fēng)向測量 使用單翼風(fēng)向傳感器和風(fēng)杯風(fēng)速傳感器用來測量風(fēng)向和風(fēng)速。 風(fēng)向感應(yīng)器為單翼風(fēng)標(biāo)，當(dāng)風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動時，帶動格雷碼盤(常用七位，分辨率為

45、2.80)，按照碼盤切槽的設(shè)計，碼盤每轉(zhuǎn)動2.80光電管組就會產(chǎn)生新的七位并行格雷碼數(shù)字信號輸出。雖然數(shù)字信號具有測量精度高、抗千擾能力強等優(yōu)點，但是為了防止數(shù)字信號接觸抖動、瞬時高壓的現(xiàn)象，必須將整形處理成邏輯電平信號，所以采用具有施密特觸發(fā)的反相器74HC14進行整形，獲得上下沿陡直、頂部平緩的方波。如圖4-6所示，本系統(tǒng)將風(fēng)向的7位格雷碼通過RC濾波電路抑制高頻噪聲的干擾后，用施密特觸發(fā)器74HC14芯片整形，整形后信號接到JN5121的DIO0-DIO6端。 風(fēng)速傳感器采用三杯式感應(yīng)器，風(fēng)杯由碳纖維增強塑料制成，當(dāng)風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時，帶動同軸的多齒截光盤轉(zhuǎn)動，使下面的光敏三極管有時接收到上面發(fā)

46、光二極管發(fā)射的光線而導(dǎo)通，有時接收不到上面發(fā)光二極管照射來的光線而截止。這樣就能得到與風(fēng)杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號，該脈沖信號由MCU的定時/計數(shù)器端對其進行計數(shù)，經(jīng)換算后就能得出實際風(fēng)速值。4.3.5 雨量信號采集 雨量傳感器的輸出信號是開關(guān)信號，翻斗式雨量傳感器，在降水時由承水口承接的降水，經(jīng)過翻斗的翻轉(zhuǎn)，吸合干簧管，產(chǎn)生通斷信號，經(jīng)過計數(shù)器電路進行計數(shù)處理，換算降雨量。雨量信號的采集中使用光隔離器，如圖4-7所示實現(xiàn)輸入信號和輸出信號之間的隔離，有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使傳輸通道上的信噪比大大提高，R21為負(fù)載電阻，R22為限流電阻。 4.4 無線收發(fā)模塊選擇 經(jīng)過比較目前市場

47、上的幾款無線zigBee模塊，根據(jù)價格、功耗、性能等標(biāo)準(zhǔn)最終選定采用北京博科公司的JNS121-201-M00，這是一款表面貼片安裝的模塊，人們可以利用該模塊以最快的產(chǎn)品上市速度和較低的開發(fā)成本創(chuàng)建IEEE802.15.4兼容的系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)可以免去射頻設(shè)計環(huán)節(jié)階段復(fù)雜的，高成本的開發(fā)和測試過程。該模塊采用Jenni。的JNS121無線控制微型器，集成了所有的射頻組件。對于開發(fā)設(shè)計一個無線控制器或者無線傳感器的產(chǎn)品而言，用戶需要做的就是連接電源和外部設(shè)備比如撥碼器，動作器或者傳感器等等，可以顯著的減小開發(fā)的工作量。目前己經(jīng)有三種不同型號的模塊:JNS121-000-M00內(nèi)置天線JNS121

48、-000-M01內(nèi)置一個天線連接器，N5121-000-M02有一個電源放大器可以加大通訊距離。這三款模塊都可以通過對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧預(yù)編程設(shè)定通訊距離，具體的價格取決于應(yīng)用程序。 1 技術(shù)優(yōu)勢 (l)縮微的模塊化解決方案； (2)可以在客戶的產(chǎn)品中直接使用； (3)縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間； (4)對于系統(tǒng)而言不需要做射頻測試； (5)兼容于FCCPart15，ETSIETS300-328和日本的A即BSTD-T16標(biāo)準(zhǔn)；(6)提供批量的預(yù)編程和應(yīng)用軟件。 2 技術(shù)特點： (l)2.4GHz頻段兼容于IEEE802.15.4； (2)模塊板載天線增益ldBm，傳輸距離大于100米，功耗小于7uA； (3

49、)接收靈敏度：-90dBm； (4)發(fā)送電流小于45InA；(5)尺寸18*30mm； (6)接收電流:小于6omA；(7)2.7V3.6V操作電壓；(8)休眠電流小于7uA(休眠定時器處于活動狀態(tài))。 3 微型控制器的特性： (l)16MHz32位的RISC處理器； (2)96KRAM，64KROM；(3)四路12位模擬量輸入，2路11位模擬量輸出，2路比較器，一路溫度傳感； (4)2個應(yīng)用程序定時器；(5)3個系統(tǒng)定時器； (6)2個UART(其中一路用于系統(tǒng)調(diào)試)；(7)SPI接口，可以訪問5個設(shè)備； (8)2線的串行接口； (9)21個通用的拍接口； (10)開發(fā)套件提供完全的，不受限

50、制的軟件開發(fā)包；(l1)工業(yè)的溫度范圍(-40+85)； (12)無鉛設(shè)計，符合歐盟RoHS指令規(guī)范。 本系統(tǒng)采用的JN5121-201-M00模塊能很好的滿足自動氣象站數(shù)據(jù)采集的要求。典型的應(yīng)用電路圖如圖4-8所示。4.4.1 串行通信 為了實現(xiàn)計算機與網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間的通信，完成數(shù)據(jù)的傳輸，可以采用RS-232接口和GPRS兩種通信傳輸方式。 RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，也是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于計算機和計算機之間，計算機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信，最大傳輸速率為20KB/S，最大傳輸距離為15m。本系統(tǒng)選用9針D型插座和3線的連接方式完成網(wǎng)關(guān)節(jié)點與上位PC機的硬

51、件連接。其主要端口功能如表4-3所示。 由于RS-232電路電平與TTL電平不同，因此兩者之間必須采用電平轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過JNS121的通用異步接收傳輸接口UARTO與電平轉(zhuǎn)換器相連，實現(xiàn)框圖如圖4-9所示其中電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAXIM公司的MAX232，可把輸入的+5V電壓變換成RS-232輸出電平所需的-12+12v電壓。 在近距離有條件的情況下，自動氣象站都以本地有線串行通訊模式與計算機連接，但是RS-232這種方式的通訊線路距離是有限的，要想實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信一般采用GPRS方式GPRs(通用無線分組業(yè)務(wù))，是現(xiàn)在廣泛使用的遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，它在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給

52、移動用戶提供高速無線IP或X25服務(wù)，其優(yōu)勢在于:數(shù)據(jù)傳輸費用低(按照流量計費)、永遠(yuǎn)在線(用戶隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系)、傳輸速度快等特點，這大大便捷了氣象資料的傳輸。GPRS通訊速率可以達到19200dPs，甚至更高，通訊范圍在國內(nèi)手機信號覆蓋的范圍內(nèi)，其通訊費用以包月計算，一個自動氣象站每月數(shù)據(jù)傳輸流量在幾十兆之內(nèi)，通訊費用比較低。在使用GPRS通訊時，自動氣象站需要配置一臺GPRS模塊，在模塊中插入移動的SIM卡另外使用一臺有固定IP地址的服務(wù)器就能對數(shù)據(jù)實現(xiàn)無線通訊。 4.4.2 電源設(shè)計 本系統(tǒng)是采用電池供電，zigBee和IEEE802.15.4協(xié)議是特定為采用電池供電應(yīng)用而設(shè)計的，從

53、用戶的角度電池電源具有一定的優(yōu)勢：(l)易于實現(xiàn)，設(shè)備安裝成本低:不需要連接到獨立的電源供電。 (2)設(shè)備安裝地點靈活:設(shè)備能安裝在那些沒有獨立電源供電的地點，也能用于移動設(shè)備。 (3)易于修改網(wǎng)絡(luò):設(shè)備能容易地添加到網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中移除。 系統(tǒng)中Jennic芯片的工作電壓是2.73.6V，A心轉(zhuǎn)換電路以及串口通信需要+5V的工作電壓，雨量、風(fēng)向、風(fēng)速傳感器則需要+l2V的供電電壓。本系統(tǒng)采用12V蓄電池供電，通過開關(guān)穩(wěn)壓器件LM2576將12V轉(zhuǎn)變成5V給ADS1218串口通信芯片MAX232施密特觸發(fā)器74HC14供電，5V電壓經(jīng)過TI公司的低壓差穩(wěn)壓芯片既G711轉(zhuǎn)換成3.3V電壓，給主芯

54、片Jennic121供電，電源部分電路的設(shè)計如圖4-10所示。4.5 印刷電路板設(shè)計 整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計最終在一塊印刷電路板(PCB)上得以實現(xiàn)，在設(shè)計PCB板的時候要求根據(jù)電氣原理、芯片的封裝格式等安排最優(yōu)化的布線采用手動布線和自動布線相互結(jié)合的方式，其中主要的處理在于電源與接地部分、數(shù)模混合電路部分以及PCB板中的抗干擾處理部分。一般的布線規(guī)則有: (l)布局和走線一定要按照原理圖進行，走線要短。 (2)地線，電源線盡量加粗，模、數(shù)地線分開一點接線。 (3)每個lC元件的電源腳需要用電容進行濾波，防止長線干擾。 (4)CPU的品振走線一定要短，并盡量用地線包住。 鋪銅的作用:一是為了美觀;

55、二是把鋪銅和地線連接可以起到屏蔽作用;三、減少腐蝕液的浪費。單面板時焊盤因盡量大，以增加附著力。 電阻、二極管的放置方式有兩種，分為平放和豎放兩種: (l)平放:當(dāng)電路元件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好;對于1/4W以下的電阻平放時，兩個焊盤間的距離一般取4/10英寸，1/2W的電阻平放時，兩焊盤的間距一般取5/10英寸;二極管平放時，IN400x系統(tǒng)整流管，一般取3/10英寸，IN540x系列整流管，一般取4-5/10英寸。 (2)豎放:當(dāng)電路元件數(shù)較多，而且電路尺寸不大的情況下，一般是采用豎放，豎放時兩個焊盤的間距一般取1-2/10英寸。 5 效益分析 進入21世

56、紀(jì)，淡水資源的短缺越來越嚴(yán)重，人類在新的世紀(jì)將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。噴淋系統(tǒng)向高度自動化及高度智能化方向發(fā)展計算機控制，精量噴淋。噴淋技術(shù)將會以前所未有的速度發(fā)展，許多噴淋專家預(yù)測21世紀(jì)的噴淋將朝著能耗及造價越來越低，效率越來越高。噴淋系統(tǒng)在防塵、降塵現(xiàn)場中應(yīng)用達到以下幾個目的： 1系統(tǒng)實用化程度高，功能全面，流程化作業(yè)，能滿防塵、降塵現(xiàn)場噴淋的實際需要。 2多種數(shù)據(jù)交換方法，保證在不同情況下數(shù)據(jù)的正常交換。 3靈活的功能與權(quán)限控制，功能設(shè)置與權(quán)限控制有機結(jié)合分級管理，操作簡便。 4豐富的采集手段，著重對采集的數(shù)據(jù)進行查詢統(tǒng)計分析比較，為決策提供依據(jù)。 5資源數(shù)據(jù)更新自動化程度較高，方便快捷。 6系統(tǒng)性能穩(wěn)定，兩套成熟系統(tǒng)的優(yōu)化組合。 7節(jié)能降耗，增效環(huán)保。