基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測及三維可視化系統的設計與實現.pdf

1、灌區(qū)信息監(jiān)測是提高灌區(qū)現代化管理水平的一個重要內容。傳統的灌區(qū)信息監(jiān)測系統呈現出單點、有線和本地的特點，難以實現灌區(qū)尺度的信息監(jiān)測。利用現代水利信息化技術，及時獲取水資源系統的實時水狀態(tài)信息，成為與現代水資源管理技術發(fā)展相平行的重要支撐技術問題。
　　針對灌區(qū)范圍大、工程分散、區(qū)內氣候差異、降雨時空分布不均勻等特點，本文從無線傳感器網絡技術出發(fā)，選取人民勝利渠渠首為典型試驗場景，對智慧灌區(qū)復雜環(huán)境下的數據采集、數據傳輸和數據處理進

2、行了研究和實現，具體工作如下：
　　1、基于ZigBee協議的無線傳感器網絡的設計與實現：采用TI推出的ZigBee片上系統解決方案CC2530，并結合業(yè)界領先的Z-Stack協議棧，給出了無線傳感器網絡的總體設計方案。同時，針對網絡拓撲獲取、網絡管理、多源數據采集接口和數據采集控制等問題，從軟硬件兩方面對協調器、路由器和端節(jié)點進行了實現。
　　2、基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測系統的設計與實現：針對人民勝利渠灌區(qū)的復雜環(huán)境，結合

3、目前灌區(qū)節(jié)水改造、續(xù)建配套存在的問題，選取具有代表性的渠首作為灌區(qū)信息監(jiān)測系統的典型試驗場景。將基于 ZigBee協議構建的無線傳感器網絡應用于灌區(qū)信息化建設，對農田土壤含水率、環(huán)境溫濕度以及經緯度等信息進行自動化采集傳輸。為解決感知數據的遠程實時傳輸問題，采用STM32F107作為應用處理器，將基于ZigBee協議的無線傳感器網絡與基于TCP/IP協議的GPRS模塊相連接。引入μC/OS-II操作系統對處理器軟硬件資源進行管理，規(guī)避前

4、后臺程序設計缺陷，實現無線傳感器網絡與Internet間自由的信息交流。
　　3、基于Unity3D的渠首三維可視化系統的設計與實現：創(chuàng)新性地將虛擬的場景與無線傳感器網絡感知的數據融合，利用感知數據驅動虛擬場景運動，形成灌區(qū)水資源時空信息。首先，采用3D Max對典型試驗場景中的渠首閘、渠道、建筑物以及附近農田樹木等對象進行建模。然后，通過Unity3D引擎進行模型集成和調度，實現了典型場景漫游、閘門量水、土壤墑情可視化和信息查詢