张从鹏，岳向泉，罗学科，毛　潭

(北方工业大学机电工程学院，北京　100144)

0　引言

远程自动控制闸门是实现灌区信息化的关键设备[1]。由于我国灌区水利工程的信息化起步较晚，对于有计量功能的远程自动闸门的研究尚在起步阶段，分水控制与测流计量基本上依靠配水员的手动操作和经验估算，信息管理水平低、效率低，与灌区信息化建设要求具有很大差距。国外进口产品价格昂贵、操作复杂、水情适应性差，无法全面推广使用。研究远程自动计量闸门的控制系统设计方案，并开发满足我国灌区使用的远程自动计量分水闸门系统，对于实现灌区精确化配水、科学调度和信息化管理具有重要作用。

1　系统总体方案设计

远程自动计量分水闸门的控制系统硬件组成如图1所示，包括主控模块、传感器数据采集接口、电源模块、无线通信模块和LCD模块、图像采集接口、电机驱动接口、限位开关接口等。

图1　控制系统硬件组成

1．1主控及存储模块

控制系统选用的主控芯片为32位ARM Cortex-M4处理器STM32F407IGT[2]，工作频率为168 MHz．数据存储空间方面，除了STM32F407IGT自带的1 MB的片上Flash，控制系统外扩了128 MB NAND Flash接口、最大4 GB的TF存储卡接口。NAND Flash原理图如图2所示。

图2　NAND Flash电路图

1．2传感器数据采集接口

根据明渠测流理论，矩形薄壁闸门测量计算需要测量闸前水头、闸门开启高度、闸后稳定水位。采用水压传感器测量闸前、闸后水位，采用绝对型旋转编码器间接测量闸门的开启高度[3]。传感器输出均为4～20 mA电流信号。采用RCV420芯片电流信号转化成0～5 V电压信号，滤波后进入控制器的ADC通道。……