下水道淤泥检测系统

1下水道淤泥检测系统总体设计方案撰写：刘述亮、陈定罡、陈东、于旺、李进科大创客空间2014年12月2目录1、需求分析.....................................................................................................................................31、下水道淤泥检测系统总体设计.................................................................................................31.1系统总体架构...................................................................................................................32、实现方案及关键技术.................................................................................................................42.1整体设计............................................................................................................................42.2嵌入式主控系统设计.........................................................................................................42.3电源模块设计.....................................................................................................................42.4超声波检测模块设计.........................................................................................................42.4.1方案一：直接测量淤泥厚度..................................................................................42.4.2方案二：间接测量淤泥厚度..................................................................................42.5GSM\GPRS通信模块设计.................................................................................................53.6人机界面设计.....................................................................................................................631、下水道淤泥检测系统总体设计1.1系统总体架构根据用户的需求和下水道淤泥检测系统工作实际，给出图2.0所以的下水道淤泥检测系统整体结构图。图2.0下水道淤泥检测系统整体图框跑步训练手环系统组成：A.嵌入式主控系统：采用STM32F103作为主控,采用ucos操作系统。B.电源模块：采用锂电池作为手环的电源供给，充电模块负责给电池充电；电源管理模块负责，电池保护，包括过充保护、过放电保护、欠压报警。C.超声波检测模块：采用超声波探头发射40k的超声波，检测回波的时间得到超声波探头离淤泥界面的高度，从而计算出淤泥的厚度。D.GSM\GPRS通信模块：采用SIM900A实现与数据管理终端通信。选用5元GPRS流量年卡。E.人机界面:人机界面主要用于，开关机，更换电池，调试模式下使用。采用贴片轻触按钮（3*6*2.5mm）作为开机、功能选择按钮。用LED作为显示界面。显示功能模式、信号、故障情况。采用蜂鸣器进行提示。F.系统外壳：外壳需要具有一定的防水、耐腐蚀、防爆性。保证使用寿命，和可靠性。42、实现方案及关键技术2.1整体设计根据下水道淤泥检测系统的使用环境与任务要求，下水道淤泥检测系统主要包括：嵌入式主控系统、电源模块、超声波检测模块、SM\GPRS通信模块、人机界面、系统外壳。2.2嵌入式主控系统设计嵌入式主控采用STM32F103C8T6作为处理器，采用实时操作系统μC/OS-II。STM32是基于ARMCortex-M3内核的32位处理器，具有杰出的功耗控制以及众多的外设，最重要的是其性价比。图3.1STM32F103C8T62.3电源模块设计本手环采用4.7v锂电池供电，GSM/GPRS模块采用3.8V供电。采用REG117-3稳压芯片为系统供3.3V电压。用STM32进行AD采样对电池过充和欠压进行管理。2.4超声波检测模块设计2.4.1方案一：直接测量淤泥厚度直接测量淤泥的厚度是将超声波探头安装在下水道底部，从底部向上发射超声波，超声波遇到淤泥和液体的交界界面时产生反射，超声波接收探头接收到反射信号从而直接测量出淤泥的厚度。2.4.2方案二：间接测量淤泥厚度通过一个机构将超声波探头始终浮在下水道液面上，通过传感器检测出机构的倾角得到液面的高度，同时通过浮在液面上的超声波探头检测液体的厚度。再通过淤泥厚度、液体厚度、液面高度三者的关系计算出淤泥的厚度52.5GSM\GPRS通信模块设计作为GPS数据回传的一个最常见的方式,GSM/GPRS是应用最广的方式,其实最主要的原因是GSM/GPRS可靠性很好,数据传输网络也非常稳定,3G/WCDMA虽然数据传输快,但在很多情况下因没有信号而作罢。SIMCom推出新款紧凑型产品—SIM900A.它属于双频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式，SIM900A仅适用于中国市场，其性能稳定，外观精巧，性价比高，能满足您的多种需求。SIM900A采用工业标准接口，工作频率为GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。另外，SIM900A的尺寸大小为24x24x3mm，能适用于M2M应用中的各类设计需求，尤其适用于紧凑型产品设计。图3.12SIM900A主要特性*双频900/1800MHz*GPRSmulti-slotclass10/8*GPRSmobilestationclassB*满足GSM2/2+标准–Class4（2W@900MHz）–Class1（1W@1800MHz）*尺寸：24*24*3mm*重量：3.4g*通过AT命令控制（GSM07.07,07.05andSIMCOM增强AT命令集）*SIM应用工具包*供应电压范围：3.1...4.8V*低功耗：1.5mA（睡眠模式）*操作温度范围：-40°Cto+85°C63.6人机界面设计采用贴片轻触按钮（3*6*2.5mm）作为开机、功能选择按钮。图3.13贴片轻触开关采用彩色LED屏作为显示界面。用RGBLED作为显示界面。显示功能模式、信号、故障情况。图3.140.95寸彩色OLED屏采用压电陶瓷蜂鸣器进行报警提示。压电陶瓷蜂鸣器体积小节省空间。图3.15压电陶瓷蜂鸣器7