[发明专利]基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪及测量方法

权利要求书

1.一种基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪，包括一个MCU控制单元和三个数据采集单元；所述的MCU控制单元包括第一电源、第一单片机最小系统、时钟模块、警戒水位设置模块、液晶显示模块、报警模块、第一Zigbee模块和第一主控芯片；所述的数据采集单元包括第二电源、第二单片机最小系统、水位传感器、温湿度采集模块、第二Zigbee模块和第二主控芯片；数据采集单元通过水位传感器和温湿度采集模块将获取的实时水位和温湿度数据发送到单片机最小系统中进行数据处理，由第二Zigbee模块传送至MCU控制单元；MCU控制单元对接收的数据进行分析、处理、显示，并将最终数据发送至服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪，其特征在于：所述的MCU控制单元中的第一主控芯片采用STC89C55单片机，数据采集单元中的第二主控芯片采用STC89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪，其特征在于：所述的温湿度传感器的型号为SHT11。

4.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪，其特征在于：所述的水位传感器为超声波传感器。

5.本发明还包括一种基于Zigbee的多点采集自校正水位自动测量方法，包括如下步骤：

S1，通过水位传感器和温湿度传感器对水位信息进行测量；

S2，将得到的水位和温湿度值进行自动校正得到多点水位值；

S3，三个数据采集单元将多点水位值数据发送至MCU控制单元；

S4，MCU控制单元将得到的多点水位值使用数据融合的方法得到最终的水位值。

S5，将最终水位值发送至服务器。

6.根据权利要求5所述的一种基于Zigbee的多点采集自校正水位自动测量方法，其特征在于：所述温湿度传感器测量过程如下：

第二单片机最小系统控制温湿度传感器采集温湿度信号，温湿度传感器为串行数据输出，第二单片机最小系统根据其数据格式将串行数据转换为对应的温度值和湿度值；由温湿度值对声速值进行修正，计算公式如下所示：

V＝V₀+k₁T+k₂RH％

其中V₀＝331.5m/s，为零度干燥环境下的声速；T为测的温度值；RH％为测得的湿度值；k₁,k₂分别为温度值和湿度值偏斜率系数，可通过测量标定而得到。

7.根据权利要求5所述的一种基于Zigbee的多点采集自校正水位自动测量方法，其特征在于：所述超声波传感器测量过程如下：

当第二单片机最小系统控制超声波发射器发出超声波信号时，第二单片机最小系统同时触发内部定时器，开始计时；当超声波接受器接收到反射波时，关闭定时器；根据定时器记录的时间间隔即可得到水位值，计算公式如下所示：

H=12T0V]]>

其中T₀为定时器的计时结果；V为超声波的修正后的波速。

8.根据权利要求5所述的一种基于Zigbee的多点采集自校正水位自动测量方法，其特征在于：所述的MCU控制单元接收三组数据，需要通过数据融合的方法对数据进行简单处理，其处理过程如下：

S1，获取三组数据的平均值，计算公式如下：

H‾=13(H1+H2+H3)]]>

其中，为水位平均值，H₁、H₂、H₃分别为获取的三个水位值。

S2，剔除异常值，具体判断过程如下：如果则舍弃H₁；同理，如果则舍弃H₂；如果则舍弃H₃。

S3，重新计算平均值，即将未舍弃的数据计算平均值；若所有数据均在第二步中舍弃，则此组数据全部舍弃。