[发明专利]一种基于ZigBee与GPRS的无线水文监测系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于ZigBee与GPRS无线传感器网络，尤其涉及一种基于ZigBee与GPRS的无线水文监测系统。

背景技术：

随着我国经济社会的发展，对水文信息不断提出新要求，水文观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求；现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水文监测技术自动化的发展。

水文监测技术是水文水利信息化的重要基础，它是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。近40年来，我国水文自动监测系统的建设和应用技术有了巨大进步，所建系统采集的数据，为防汛和水利调度的决策提供了依据和参考，但整体水平与西方发达国家相比较还存在着很大的差距，其中信息采集、传输手段和技术比较落后，信息时效性差，不能满足对水文数据实时、快速、准确监测的要求。

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供一种具有高可靠性及可扩展性，能方便的实现水文监测的网络化，其与GPRS技术优势相结合的基于ZigBee与GPRS的无线水文监测系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括：ZigBee无线传感器网络、GPRS传输网络和Internet网络，其结构要点在于监测区域中的ZigBee网将信息发送到网络协调器，网络协调器中的处理器将处理后的数据通过GPRS模块发送到GPRS网络，水文监测分中心的服务器对接收的数据进行后台处理，监测分中心可以登陆到服务器，查看数据并在Internet网上发布信息。

发明的有益效果：

实现对仪器设备进行反向控制，并可进行系统远程在线升级，满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可支持多个现场采集点的通信接入。

附图说明：

图1是系统整体框图。

具体实施方式：

本发明包括：ZigBee无线传感器网络、GPRS传输网络和Internet网络，其结构要点在于监测区域中的ZigBee网将信息发送到网络协调器，网络协调器中的处理器将处理后的数据通过GPRS模块发送到GPRS网络，水文监测分中心的服务器对接收的数据进行后台处理，监测分中心可以登陆到服务器，查看数据并在Internet网上发布信息。

系统中选取了MSP430F2012混合信号控制器作为处理器模块，单片机对CC2500的所有配置都是通过SPI接口实现的，MSP430F2012支持3线SPI操作，单片机作为主机，收发芯片作为从机.当MSP430的P1.5-P1.7工作在SPI模式时，P1.6/SDO为SPI的数据输出线，P1.7/SDI为SPI的数据输入线，P1.5/SMCLK为SPI同步时钟信号线，SPI接口上所有的地址和数据转换被最先在重要的位上处理，P2.7与CC2500的片选信号端口CSN相连，置低时选中芯片，GD00和GD02为CC2500的两个专用的配置引脚，分别与P2.6和P1.4相连，这些引脚能用来对MCU产生中断，输出对控制软件有用的内部状态信息。

系统软件设计主要在于软件开发平台的搭建和应用程序的设计，节点系统中采用了三层设计方法，将整个软件系统分为硬件抽象层、系统服务层和应用层.硬件抽象层实现对硬件的驱动，定义了硬件的寄存器映射，为上层屏蔽底层硬件细节，简化系统平台移植；系统服务层建立在嵌入式操作系统上，在这个层次中除了实现操作系统的内核服务外，还将完成ZigBee协议层的实现，应用层建立在以上几层结构之上，根据水文监测具体应用的需要定义不同的任务，利用系统服务层提供的接口，实现网络管理和信息传输。

网络中节点完成初始化并成功组网后，开中断，此时TinyOS内核循环扫描一个为空的任务队列；对于计量节点，在任务队列中加入主任务进行数据采集，报警检测和自身能量检测并调用ZigBee发送任务，产生CC2500引脚中断时，CPU转去执行ZigBee接收中断服务程序；如果是采集命令，立即执行数据采集和发送，如果是路由包，立即执行路由更新；对于网络协调器，任务队列一开始为空；网络协调器中产生CC2500引脚中断时，CPU转去执行ZigBee接收中断服务程序，在任务队列中加入ZigBee数据处理任务进行数据处理分析；如果是实时数据包，则在任务队列中加入GPRS发送任务；如果是路由包，则在任务队列中加入路由更新任务，产生串口中断时，CPU转去执行GPRS接收中断服务程序，顺序加入GPRS接收任务和ZigBee发送任务。