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基于ZigBee的大壩監(jiān)測系統(tǒng)接收終端研究

作者: 時間:2012-12-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:針對目前國內(nèi)大壩狀況監(jiān)測系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過高、難以長期監(jiān)測等一系列問題,提出了一種基于技術(shù)的大壩狀況監(jiān)測系統(tǒng)接收終端。該終端基于硬件平臺和嵌入式軟件平臺,通過無線方式接收各種參數(shù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲、查詢等操作。工作人員通過用戶界面可以直觀獲取當(dāng)前大壩狀態(tài)參數(shù)信息,并通過對歷史數(shù)據(jù)的分析對比,得出大壩狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢,從而滿足對大壩進(jìn)行長期實時監(jiān)測的要求。
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0 引言
我國領(lǐng)土廣闊,地質(zhì)條件復(fù)雜,而且地震,火山等地殼活動分布普遍,導(dǎo)致近年來地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),對災(zāi)害地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施造成了嚴(yán)重破壞,并對人民的生活生產(chǎn)帶來了安全隱患。大壩作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施,投資巨大,使用期長,如果發(fā)生潰壩等事故會造成更大的災(zāi)害,因此大壩的安全性是水電開發(fā)建設(shè)首要解決的問題,對大壩安全工作狀況的監(jiān)測是一項長期而重要的工作。
由于技術(shù)水平的限制,長期以來,我國對大壩的安全監(jiān)測主要以人工方法為主。這種方法不能及時掌握大壩的安全狀況,又需監(jiān)測人員具有豐富的經(jīng)驗,同時對人力、物力消耗過大,且誤差較大?,F(xiàn)有的一些有線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜,加之大壩周圍建設(shè)條件惡劣,經(jīng)常難以有效布放。本文提出了一種基于ZigBee的大壩無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)接收終端,以ZigBee無線監(jiān)測系統(tǒng)來代替人工監(jiān)測和有線監(jiān)測,提高了監(jiān)測和評估的可靠性和實時性。采用ZigBee技術(shù)的系統(tǒng),可滿足對大壩安全狀況長期實時監(jiān)測的要求。

1 ZigBee技術(shù)
ZigBee技術(shù)是一種新興的低耗電、低速率、低成本、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的無線通信技術(shù),頻段為2.4 GHz、868 MHz(歐洲)及915 MHz(美國),為免執(zhí)照頻段,它使得在低電能和低吞吐量的應(yīng)用環(huán)境中使用無線連接成為可能,便于移植在各種設(shè)備中,適合于電子自動控制監(jiān)測等領(lǐng)域。Z-Stack是TI公司開發(fā)的符合ZigBee規(guī)范2006的ZigBee協(xié)議棧。Z-Stack支持多種開發(fā)平臺,包括CC2430 SoC(System-on-chip,片上系統(tǒng))和CC2420+MSP430平臺。它具有以下特性:兼容ZigBee規(guī)范2006;支持多種平臺;簡單的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境;簡單的面向開發(fā)者的API;支持空中下載;具有無線節(jié)點定位能力等功能。Z-Stack采用模塊化設(shè)計方法,基于ZigBee規(guī)范中的協(xié)議棧架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。它將協(xié)議棧架構(gòu)中不同的層以一單獨的模塊來實現(xiàn),本層模塊向其上層模塊提供特定服務(wù),模塊之間的通信通過接口來實現(xiàn),此外,它還設(shè)計實現(xiàn)了其他管理和輔助模塊。通常每一個模塊包含的源文件的文件名以特定字符串開頭,通過文件名就可以很容易判斷該文件是屬于哪一個模塊并實現(xiàn)何種功能。部分模塊以庫的形式提供,只提供模塊的接口定義,無法查看具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。對于用戶應(yīng)用來說,這部分代碼不需要改變,只需要根據(jù)接口定義去了解該模塊提供什么樣的服務(wù)即可。這樣的封裝既防止了用戶對協(xié)議棧關(guān)鍵部分的誤改,也避免了用戶在開發(fā)過程中浪費大量時間去讀一些與應(yīng)用實現(xiàn)無關(guān)的代碼,在一定程度上加速了應(yīng)用程序的開發(fā)。

2 系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)由前端采集終端、接收終端兩部分組成。每個前端采集模塊固定于大壩應(yīng)力截面處,當(dāng)監(jiān)測人員靠近大壩開啟手持的接收終端后,采集終端ZigBee模塊被喚醒并與手持接收終端的ZigBee模塊建立連接,并將傳感器(包括壓阻式傳感器,垂線儀傳感器,靜力水準(zhǔn)傳感器,差動電阻式傳感器等)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給接收終端,接收終端將接收到的數(shù)據(jù)存儲并分析。系統(tǒng)框架如圖1所示。限于篇幅,本文著重論述接收終端部分。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/153650.htm

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