基于STM32的低功耗地面水文监测装置设计.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第8期(总第202期)基于STM32的低功耗地面水文监测装置设计珠耿新林，李云波，郑万波(中煤科工集团重庆研究院有限公司水文物探分院产品研究所重庆，400037)摘要：根据野外水文监测特点，设计了基于STM32的低功耗水文监测装置。该装置采用蓄电池进行供电，利用超声波测距模块及温度传感器读取水位及温度信息，通过GPRS模块将监测信息发送到云服务器上。该装置具有定时唤醒及定时休眠功能且定时时间可远程设定。当完成监测任务及时进入休眠模式从而降低功耗实现野外较长时间水文信息监测。关键词：水文监测；STM32；低功耗；GPRS中图分类号：TN98

2、文献标识码：BDOI编码：10．14016／-i．cnki．1001—9227．2016．08．099Abstract：Accordingtothe6eldofhydmlog)rmonitoringfeatures，desigIlalowpowerconsumptionofhydmlo舀calmonitoringdevicesbasedonSTM32．Thedeviceadoptsthestoragebatteryforpowersupply，t}leuseofultmsonicmoduleandtempemturesensortoreadthewaterlevela

3、ndtempemturei11fb册ation，memonitoriIlfb珊ationwiUbesendontheIntemetviaGPRSmodule．Thedevicehastimedwakeupandtimedsleepfunctionandthetimecanbesetinaremote．ThedevicewⅢintosleepmodeimmediatelywhenmonitoringtaskhasbe6nished．Thedevicecanreducethepowerconsumptionfbralongtime．Keywrords：hydrolo百ca

4、lmonito五ng；STM32；lowpowerconsumption；GPRSO引言近年来，铁路及高速公路在南方得到了大力发展。隧道施工过程中，因受隧道开挖的影响，导致部分沿线生态、灌溉及人畜饮用水资源枯竭，影响了沿线群众的生产生活和生态系统的稳定。随着铁路及高速公路建设规模日益扩大，此类矛盾愈发突出，一定程度上阻碍了铁路及高速公路建设的顺利推进，同时也成为维护社会和谐和安定团结的不稳定因素。通过开展隧道施工期环境动态监控，在施工全过程对隧道上部地表水实施监控，密切关注地表水，预测隧址区地下水保护目标的水情发展趋势，及时对其安全性做出评估，同时综合各种信息进行预警

5、和报警，并将相关信息及时反馈给建设、设计、施工单位，使有关各方及时做出反应，以适时地制定相应的对策，达到防止隧址区地下水环境问题发生、避免隧道沿线灌溉用水及人畜饮用水资源枯竭的目的。该装置采用低功耗设计，多个装置分布在施工隧道沿线上方取水点，对灌溉用水及人畜饮用水进行长期监测。1系统总体设计该系统采用基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMcortex—M3内核sTM32F107作为核心控制器。系统框图如图1所示。图1系统框图该系统中，时钟芯片提供系统当前时间及下次唤醒时间，当唤醒时间到达系统开始工作，通过超声模块对下方取水点的收稿日期：2016

6、—02—23}基金项目：重庆市前沿与基础研究计划(cstc2014jcyjA90027)作者简介：耿新林(1986一)，男，河南新乡市人，硕士，助理工程师，主要从事智能仪器与仪表工作。液位信息进行读取，通过温度模块对水温信息进行读取，然后将采集信息通过GPRS模块发送到指定的互联网云服务器上。采集任务完成后系统进入低功耗休眠模式。在有互联网的地方便可以访问服务器并随时读取各个检测点的历史记录。2主要硬件模块2．1STM32F107本系统中，主控制器采用意法半导体推出全新STM32互连型(Connectiv畸)系列微控制器中的一款性能较强产品STM32F107，此芯片集

7、成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用。新STM32的标准外设包括10个定时器、两个12位1一Msample／sAD(模数转换器)(快速交替模式下2Msample／s)、两个12位DA(数模转换器)、两个12C接口、五个usART接口和三个sPI端口和高质量数字音频接口IIs，另外STM32F107拥有全速usB(0TG)接口，两路CAN2．0B接口，以及以太网10／100MAc模块。此芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多种产品需求⋯。STM32具有低功耗模式一s