[发明专利]基于ZigBee技术的水流速度无线监测设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee技术的水流速度无线监测设计，该系统包括基于ZigBee无线技术的水环境监测节点和一个协调处理的监测平台设备。属于无线网络通信技术和片上嵌入式系统领域。

背景技术

水环境监测是水资源管理与保护的重要手段，我国水资源紧缺、水污染严重，如何高效、实时、准确地获取水环境参数，研究开发网络化、智能化的水环境实时监测系统已成为迫切需要。

现有的水环境监测方法主要分为两种：1)采用便携式水质监测仪人工采样、实验室分析的方式；2)采用由远程监测中心和若干个监测子站组成的水环境自动监测系统。前者无法对水环境参数远程实时监测，存在监测周期长、劳动强度大、数据采集慢等问题，无法反映水环境动态变化，不易及早发现污染源并报警。后者虽能较好解决上述存在的问题，但由于有预先铺设电缆和建立多个监测子站的施工要求，故有系统成本高、监测水域范围有限、易对监测区域造成破环等缺点。

随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为ZigBee，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。CC2530是一个真正的用于IEEE 802.15.4，ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SoC)解决方案，它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点，CC2530集成了业界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU，在系统可编程Flash存储器，8-KB RAM，32/64/128/256KB闪存，以及其他强大的支持功能和外设。CC2530提供了101dB的链路质量，优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性，四种供电模式，多种闪存尺寸，以及一套广泛的外设集-包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO，以及更多。除了通过优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051MCU内核，支持一般的低功耗无线通信，CC2530还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈(RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI)来简化开发。

基于ZigBee技术的水环境无线监测设计应运而生。适应发展，具有低功耗、低成本、通信可靠、组网灵活、便于维护等优点。可应用于水文监测、远传水表、预防矿井中水的危害等领域。

发明内容

本发明的目的是针对实际生活中的需求，为解决现有技术的不足，提供了一种基于ZigBee无线技术的水环境中的水的流速监测系统。本发明基于ZigBee无线技术的水的流速监测系统，包括分布在水环境监测区域中的一个或多个水环境监测节点和一个协调控制平台。通过本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本发明可实现实时采集、传输水的流速参数。传感器节点利用现有的智能水表，具有部署方便，维护简单，成本低廉。

2、数据通信能力强、网络覆盖范围广。本发明采用新兴的ZigBee技术实现无线传感器节点之间与无线传感器网络间的数据双向通信。应用新兴、高效的无线通信技术，使得整个系统的通信具有传输速率快、通信质量高、功耗小、成本低、网络容量大等特点，实现了水环境监测系统中水环境参数中忽视的水的流速参数的监测。

本发明系统通过利用现有常用智能水表，结合ZigBee无线网络技术实现信息远距离传输与PC机信息处理，实现了对水环境中水流速度信息的监测，具有工作时间较长(两节五号干电池可使用6-24个月)、方便维护、成本较低(ZigBee协议免专利费且免执照频段费)、灵活布设(拆装方便且不需布设电缆)等特点。另外本发明在煤矿安全等其他相关领域依然具有相当大的应用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明所用智能水表图。

图3为ZigBee电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的监测系统作进一步描述。

本实施方式由以下单元组成：

附图1，为本发明的整个系统结构示意图。它包含了采集发射和接收处理两部分。

上为本发明的采集发射节点示意图，可分为两个部分：采集水参数部分和分析发射数据部分。前端的采集部分由智能水表负责采集一段时间内流经水表的水的流量，主要是计数脉冲信号，CC2530芯片对采集到的脉冲信号数进行处理，负责计算出水的流速，并发射出去，此时ZigBee作为终端节点或路由节点。