随着全球工农业生产和城市的发展,水资源紧缺已经是一个全球性的问题。我国的农业灌溉用水占据全国总用水量的60%以上,但是灌溉水利用系数平均不足0.5,为了实现灌区节约用水和科学用水,对用水进行精确测量显得尤为重要。传统的测量工具已经无法满足灌区对实时用水情况的需要,因此对水情的自动化测量成为一种趋势。本文在对灌区水位流量测量技术的发展、研究现状的分析基础上,结合目前灌区的特点,设计开发了高精度、低成本的磁致伸缩水位传感器,并基于磁致伸缩水位传感器研究了灌区渠道水位流量采集系统。取得主要进展如下:(1)磁致伸缩水位传感器开发。根据灌区渠道水位测量要求,设计传感器头部外壳、金属探测杆外形、活动浮子形状和大小、线圈骨架等的机械机构。通过对激励脉冲参数的分析,确定选用方波单脉冲,并确定了脉冲的幅值、宽度等参数,最终采用单片机引脚模拟激励脉冲、电荷泵升压电路和场效管电路组成激励放大电路。针对微弱回波信号,通过对回波检测线圈结构和回波信号的分析,最终确定采用AD8420放大器和比较整形电路组成回波信号处理电路,将回波信号调制成幅值为5V的方波信号。基于灌区水位测量精度的要求,采用D触发器、与非门和单片机构成计时电路,将激励脉冲与回波信号之间时间间隔调制成PWM波形,便于准确计时。最后设计单片机外围电路。完成各个模块的硬件电路后,采用C语言编写传感器程序,实现水位测量。本传感器具有精度高、功耗低、稳定可靠的特点。(2)灌区渠道水位流量采集系统。选用梯形渠道作为本研究的典型渠道,利用自主研制的磁致伸缩水位传感器作为灌区渠道水位采集传感器,通过GPRS无线传输设备WG-8010 GPRS DTU将水位信息发送到远程云服务,并在远程云服务器上根据拟合的水位-流量公式计算出相应的流量值,将数据保存到云服务的My SQL数据库中,同时设计数据采集器将传感器数据进行本地SD卡存储。为方便管理人员随时登录查看水情趋势和下载历史数据,设计基于Linux云服务器的灌区渠道水位流量采集系统网站。本文综合应用了传感器技术、GPRS无线传输技术、My SQL技术和云服务器技术,设计开发了一套能够远程实时监测灌区水位流量的系统。经过整体测试证实,系统运行稳定可靠,测量精度高,成本低,能适用于灌区渠道水位的测量,拥有比较高的应用价值。