基于ARM的水文泥沙图像数据采集系统的研究

论文摘要

我国幅员辽阔,河流水系众多,由于受季风与自然地理条件影响,水、旱灾害频繁发生。自古以来水利工程在国民经济中就起着重要的作用。水文工作作为水利的基础,其作用更是无可厚非,它涉及水利各项工作和经济社会的许多方面。本课题来源于与吉安市水文局的横向合作课题。本文在总结分析前人研究成果的基础上,将先进的嵌入式技术、电力载波、双音频通信等技术有效地结合在一起,提出了一种嵌入式泥沙图像数据采集系统的设计方案。在主控台端使用ARM9 S3C2410A,利用其自带的LCD控制器及键盘,进行控制信息的显示及录入,可以完全脱离PC机的限制;首次使用了双音频通讯方式,实现主控台端对水下端的控制,解决了原有测控系统在数据传输上及控制上存在的不稳定现象;改进了现有的泥沙含量及水体流速的测量方法,提高了测量精度。本系统主要采用嵌入式处理器ARM9 S3C2410A、双音频发生/接收芯片MT5087、MT8870作为硬件平台,VC++.NET和Keil C作为软件设计平台。文章的研究重点为:①水下图像的获取装置的设计;②控制阀门的研究和实现。系统在ADS和VC++.NET软件平台下开发并在硬件上得到实现,经完善后达到预期效果,为最终图像法测量泥沙含量的图像获取奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的背景
• 1.2 图像采集系统国内外研究现状
• 1.3 本课题的目标
• 1.4 本课题研究的主要内容及安排
• 第二章 水文泥沙测量技术的研究
• 2.1 含沙量的测量
• 2.1.1 直接测量方法
• 2.1.2 间接测量方法
• 2.2 本课题所研究的测沙方法
• 2.2.1 国内外图像处理技术的发展现状
• 2.2.2 图像法测量泥沙含量的概述
• 2.2.3 图像的获取
• 2.2.4 图像分割
• 2.2.5 图像去噪
• 第三章 水文泥沙图像数据采集系统总体设计
• 3.1 主控台端的设计
• 3.1.1 嵌入式系统硬件平台
• 3.1.2 嵌入式系统软件平台
• 3.1.3 S3C2440A 的矩阵式键盘设计
• 3.1.4 LCD 液晶显示屏设计
• 3.1.5 水下装置的控制
• 3.2 水下装置端控制系统的设计
• 3.2.1 水面、河底失重信号的设计
• 3.2.2 控制信号模块
• 3.2.3 图像采集及控制模块设计
• 3.2.4 双管双稳态阀门的设计
• 3.2.5 水下装置端供电
• 3.3 泥沙图像数据采集系统软件的设计
• 3.3.1 上位机软件设计
• 3.3.2 下位机软件设计
• 第四章 水文泥沙图像数据采集系统可靠性设计
• 4.1 可靠性的含义
• 4.2 总体可靠性的设计
• 4.2.1 元器件的选型及处理
• 4.2.2 抗干扰措施
• 4.2.3 设备防雷设计
• 第五章 总结与展望
• 5.1 主要工作回顾
• 5.2 本课题今后需进一步研究的地方
• 致谢
• 参考文献
• 附录A S3C2440 核心板原理图一
• 附录B S3C2440 核心板原理图二
• 附录C 双音频通讯电路图
• 个人简历 在读期间发表的学术论文