[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

说明书

技术领域

本发明属于水位测量领域，具体涉及一种基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪。

背景技术

我国水资源总量丰富，但人均占有量匮乏，是联合国认定的“水资源紧缺”国家，且水资源分布严重不均。为了能够合理有效地利用现有水资源，积极有效地推动水利信息化建设成为当前刻不容缓的任务。水文信息的自动采集、存储、处理是水利信息化的基础，水位信息作为水库蓄水、大坝安全、水利排灌调度、泄洪的重要参数之一，成为水利信息化建设中不可或缺的因素。基于这种情况需要设计一个安全稳定，测量技术精确，适用范围广泛，无线传输的仪器来完成这个任务。

近年来，科技工作者在水位测量方面做了大量的工作，探讨了多种接触式和非接触式测量方法，诸如接触式的压力式、浮子式，非接触式的超声波式、光学式、雷达式等。这些测量方法各有优缺点，比如浮子式的结构比较简单,但水流较大时准确度较低；压力式大都是投入型,测量环境要求较高；雷达式测量精度高，但价格昂贵；超声波式是比较理想的水位测量的设备,测量精度较高，但其结果也会受到温度湿度等环境因素的影响。且这些水位仪大多为手持式，人工记录结果，无法适应目前的水利信息化建设；目前已研发出具有自动存储传输的水位仪，但均未有线传输，且由于传输过程的不同干扰以及电子器件的易损性，导致输出出错率和漏报率较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Zigbee的多点采集自校正水位检测仪，克服了现有技术的不足之处，稳定性好，准确性高，设备简单、具有预报预警功能，经济实用。

本发明采用的技术方案为：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。

进一步，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。

进一步，所述的温湿度传感器的型号为SHT11。

进一步，所述的水位传感器为超声波传感器。

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各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。

进一步，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。

进一步，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]]>