采用 ZigBee 和模糊 PID 控制的水声信号采集系统

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基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统
随着工业化的发展，液位监测在工业领域中的应用日益广泛。

为了实现对液体水平的
准确监测和远程传输，融合了ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统应运而生。

该系统由液位传感器、数据采集模块、无线传输模块和远程监测设备等组成。

液位传
感器负责实时感知并监测液体的水平高度。

数据采集模块负责将传感器获取的数据进行采
集和处理，并通过无线传输模块将数据发送给远程监测设备。

ZIGBEE无线传输技术作为系统的核心部分，能够提供低功耗、低成本、小体积的无线传输解决方案。

它采用短距离、低速率的无线通信方式，具有抗干扰能力强、多用户支持、网络灵活扩展等特点。

通过ZIGBEE协议栈的支持，系统可以实现无线传输距离长达几百米的覆盖范围。

该系统具有多项优势：无线传输技术实现了准确可靠的远程数据传输，免去了传统有
线传输方式所带来的布线成本和资源浪费。

液位采集系统采用了ZIGBEE技术，具备了低功耗、低成本和小体积的特点，适用于各种工业环境。

系统还可以实现多个传感器的网络化
连接，通过组网方式实现多点液位的监测和管理。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统在工业领域具有广阔的应用前景。

它可以应用于石油化工、冶金、水利、环境保护等领域，实现对液体水平的远程监测和控制，提高
工作效率和安全性。

未来随着无线传输技术的不断发展和完善，液位采集系统将进一步提
升其性能和可靠性，为工业生产提供更加便捷和高效的解决方案。

基于ZigBee无线通信技术的河流水位监测系统

基于ZigBee无线通信技术的河流水位监测系统彭元松;彭端【摘要】Aimed at the current status of water level monitoring and measurement of river, the water level monitoring and measurement system of river was proposed,utilizing both ZigBee technology and ultrasonic waves measurement technology. In the system , the ultrasonic waves measurement modules were combined with wireless sensor nodal points. The system has broad application prospects,because the wireless sensors are small,easy to expand,and of low power comsumption.%针对目前国内的河流水位监测现状,文中提出了一种将ZigBee无线通信技术和超声波测量技术相结合的河流水位监测系统.该系统将超声波测量模块与无线传感器节点相结合,充分发挥无线传感器体积小、功耗低、易于扩展的特点,具有广阔的应用前景.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P68-70)【关键词】ZigBee;超声波;水位监测【作者】彭元松;彭端【作者单位】西安电子科技大学通信工程学院,陕西西安710126;广东工业大学实验教学部,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TP216.10 引言水位测量一直是水利、水文部门的重要课题，是堤库大坝安全、水利排灌、调度、蓄水、泄洪的主要参数。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统随着科技的不断发展，各种无线传输技术也在不断完善和应用。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统在工业控制和监测领域得到了广泛的应用。

本文将探讨基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统的设计原理、特点和应用前景。

一、设计原理基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，是利用ZIGBEE模块和液位传感器来实现液位信号的采集和无线传输。

其设计原理主要包括以下几个方面：1. 液位传感器液位传感器是液位采集系统的核心部件，其作用是将液体的液位信息转换成电信号输出。

常见的液位传感器有浮子式液位传感器、压力式液位传感器和毛细管液位传感器等。

在不同的应用场景中，可以选择合适类型的液位传感器进行使用。

2. ZIGBEE模块ZIGBEE模块是用于实现无线数据传输的关键组件。

它基于IEEE 802.15.4标准，采用2.4GHz频段进行通信，具有低功耗、低成本、自组织网络等特点。

ZIGBEE模块可以实现设备之间的短距离无线通信，适用于工厂自动化、仓储物流、建筑物联网等领域。

3. 控制单元控制单元是液位采集系统的核心部件，主要用于采集液位传感器的信号、对液位数据进行处理和存储，并通过ZIGBEE模块将数据传输至监控中心。

控制单元通常采用微控制器或嵌入式系统来实现，具有较强的数据处理和通信能力。

1. 无线传输采用ZIGBEE模块进行数据传输，可以实现设备之间的无线通信，避免了传统有线连接的限制和成本。

2. 低功耗ZIGBEE模块具有较低的功耗特性，可实现长时间稳定运行，适用于远程监测和长期运行的场景。

3. 自组织网络ZIGBEE模块支持自组织网络，可以实现多个设备之间的自动组网和数据传输，提高了系统的稳定性和可靠性。

4. 灵活部署由于无线传输的特性，基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统可以灵活部署在不同的场景中，适用于各种工业环境和应用需求。

三、应用前景基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统在工业控制和监测领域具有广阔的应用前景。

基于Zigbee的水情监测系统的设计

基于Zigbee的水情监测系统的设计作者：张捐净张阳来源：《电脑知识与技术》2017年第20期摘要：水情监测系统的设计，主要是将基于Zigbee技术的无线传感器网络应用到信息采集中，在监测区域布置若干终端节点作为监测点，它接收汇聚节点发送的控制命令，进而将采集到的信息传输给汇聚节点。

汇聚节点通过RS232和上位机相连，可以实现上位机命令的接收和向上位机传输信息。

监测节点采集的数据信息是雨量数据，水位数据以及流速数据。

监测网络实现无线传输使用的是CC2520射频芯片，它抗干扰能力强，可以实现信息稳定可靠的传送。

实验结果表明，此系统实现了监测点实时采集、通信和控制等功能，极大地节省了功耗，降低了成本，为水情信息监测开辟了一种新的方法，具有广阔的应用前景。

关键词：Zigbee；水情；监测在诱发河流发生灾害的各种影响因子中，水情数据是最为活跃的因素。

依据现有的监测手段获取河流的水情信息可以建立后台河流预警模型，从而规避灾害。

因此在河流灾害防治方面，如何采集水情数据就成为了关键的研究重点。

近年来由于通信和计算机技术的提高及应用，同时伴随着成本低、测量精度高、稳定可靠性好的传感技术的发展与应用，为设计并实现具有现代化特点的水情监测监测系统提供了一种切实可行的研究策略，这样的系统具有自动化程度高，分布灵活并且安装方便的特点。

同时又由于而无线传感器网络（即WSN）采用分布式的网络结构，利用节点自组织的特性，为系统数据信息的获取提供了一种全方位整体式模式，使得它的应用越来越受到用户的青睐。

因此本文提出基于Zigbee技术的水情监测系统的设计，目的在于合理实现人工不能到达的恶劣环境中水情数据的获取，该系统不仅能够实现监测点实时采集、通信和控制等功能，而且极大地节省了功耗，降低了成本，为水情信息的监测开辟了一种新的方法，具有广阔的应用前景。

1监测系统整体设计整个系统的设计由三部分组成，分别是汇聚节点、路由器节点和终端节点。

基于Zigbee无线传感器网络的水环境监测系统

２１０２年
仪表技术与传感器
ＩｓｕｎＴｃｎｑｅａｄＳｎｏｎｔｍｅｔｒｅｈｉｕｎｅｓｒ
２０１２Ｎｏ１．
第１期
基于Ｚｇｅ无线传感器网络的水环境监测系统ｉｂｅ
陈华凌陈岁生张仁政，，
２ＶｂｅＮｔｏｋＴｃｎｌｇｏ，ｔ．Ｈａｇｈｕ３０１，ｈｎ）．ｏｆｅｗｒｅｈｏｏｙＣ．Ｌｄ，ｎｚｏ１０２Ｃｉａｌ
ＡｂｔａｔＴｏｖｅｐｏｌｍｆｉｉｕｔｏｓｔｐｔｅｎｔｒｈｇｏｔａｄｒｓｒｔｄｓｏｅｉｘｓｉｇｃｂｅｗａｅｎｉｏ — ｓｒｃ：ｏｓｌｅｔｒｂｅｏｆｃｌｔｅｅｗｏｋ，ｉｈｃｓｎｅｔｉｅｃｐｅｉｔａｌｔｒｅｖｒｎｈｄｆｕｈｃｎｎｍｅｔｍｏｉｒｇｓｓｅａｎｗｓｓｍａｅｎＺｇｅｒｌｓｅｓｒｎｔｏｋａｒｐｓｄＴｈｙｔｍｓｃｎｔｃｅｎＺｇｎｎｔｉｙｔｍ，ｅｙｔｂｓｄｏｉｂｅｗｉｅｓｓｎｏｅｗｒｓｗｓｐｏｏｅ．ｅｓｓｅｗａｏｓｒｔｄｏｉｏｎｅｅｕ
ｂｅｗｉｌｓｅｓｒｎｔｏｋｎｅｗｏｋｓｎｏｏｅｏａａａｑｉｉｏｅｅａａｇｄｉｈｎｔｒｎｏｉｏ，ｌｐｅｅｒｅｓｓｎｏｅｗｒｓａｄ３ｎｔｒ，ｅｓｒｎｄｓｆｒｄｔｃｕｓｉｎｗｒ￣ｎｅｎｔｅｍｏｉｉｇｐｓｔｎｍｕｔｌｅＧｔｏｉｉ

基于ZigBee与GPRS的无线水文监测系统设计

第27卷第3期2009年5月排　灌　机　械D r a i n a g ea n dI r r i g a t i o n M a c h i n e r yV o l .27N o .3M a y 2009基于Z i g B e e 与G P R S 的无线水文监测系统设计李正明,侯佳佳,潘天红,廖　康(江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013)摘　要:针对水文监测系统的要求以及水文监控网络化的需求,分析了国内水文监测系统的发展状况,提出将无线传感器网络应用于水文水利监测系统中.介绍了基于Z i g B e e 与G P R S 无线传感器网络的水文监测系统的结构组成和适用于水文监测的Z i g B e e 无线传感器网络拓扑结构.在硬件设计中,分别采用单片机和A R M 微处理器与C C 2500配合设计网络节点;在软件设计中,移植T i n y O S 操作系统和Z i g B e e 协议栈,搭建软件开发平台.系统测试结果表明:Z i g B e e 网络通信距离满足大部分水文监测需求,具有较高的可靠性及可扩展性,能方便的实现水文监测的网络化,其与G P R S 技术优势相结合,是实现无线水文监测的一个非常理想的解决方案.关键词:水文监测;无线传感器网络;Z i g B e e ;C C 2500;操作系统中图分类号:T P 29 文献标志码:A 文章编号:1005-6254(2009)03-0184-06D e s i g no f w i r e l e s s h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g s y s t e m b a s e do nZ i g B e eL i Z h e n g m i n g ,H o u J i a j i a ,P a n T i a n h o n g ,L i a o K a n g(S c h o o l o f E l e c t r i c a l a n d I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g ,J i a n g s uU n i v e r s i t y ,Z h e n j i a n g ,J i a n g s u 212013,C h i n a )A b s t r a c t :A i m e d a t t h e m o n i t o r i n g r e q u i r e m e n t s o f w i r e l e s s h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g s y s t e ma s w e l l a s t h eh y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g n e t w o r k n e e d s ,t h e d e v e l o p m e n t s t a t u s o f h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g s y s t e mw a s a n a -l y z e d ,a n d a p p l i c a t i o n o f W i r e l e s s S e n s o r N e t w o r k s (W S N )t o t h i s s y s t e m i s p r o p o s e d .T h e s t r u c t u r e o f h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g s y s t e m b a s e d o n Z i g B e e a n d G P R S W S N ,a n d t o p o l o g y o f t h e Z i g B e e W S Nf o r h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g w e r e p r e s e n t e d .T h e m e t h o d i n t e g r a t i n g s i n g l e c h i p a n d A R M m i c r o p r o c e s s o r w i t h C C 2500w a s a p p l i e di n h a r d w a r e d e s i g no f n e t w o r kn o d e s ,f o r m i n g t h e s o f t w a r e d e v e -l o p m e n t p l a t f o r m w i t h t r a n s p l a n t i n g t h e e m b e d d e d o p e r a t i n g s y s t e mo f T i n y O S .T h e p r o t o c o l s t a c k o f Z i g B e e w a s a p p l i e d i n s o f t w a r e d e s i g n o f s y s t e m .A c c o r d i n g t o t h e t e s t r e s u l t s ,Z i g B e e n e t w o r k s a t i s f i e s t h e c o m m u n i c a t i o n d i s -t a n c e d e m a n d o f h y d r o l o g i c a l m o n i t o r ,h a s h i g h r e l i a b i l i t y a n d e x p a n d a b i l i t y ,f a c i l i t a t e s t h e r e a l i z a t i o n o f h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g n e t w o r k ,a n d p r o v i d e s a s o l u t i o nt o r e a l i z e t h e w i r e l e s s h y d r o l o -g i c a l m o n i t o r b y c o m b i n i n g t h e s u p e r i o r i t y o f G P R S t e c h n o l o g y .K e y w o r d s :h y d r o l o g i c a l m o n i t o r ;w i r e l e s s s e n s o r n e t w o r k ;Z i g B e e ;C C 2500;o p e r a t i n g s y s t e m 收稿日期:2009-03-09基金项目:国家863计划项目(2008A A 10Z 208)作者简介:李正明(1957—),男,江苏沭阳人,教授,博导(l z m i n g @u j s .e d u .c n ),主要从事工业控制计算网络与计算机信息处理技术研究.侯佳佳(1984—),女,江苏盐城人,硕士生(h o u j i a j i a 1015@g m a i l .c o m ),主要从事无线传感器网络研究. 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[1].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.无线传感器网络[2](W S N )是通信技术、计算机技术、传感器技术和网络技术相结合的产物,其最大的优势在于通过一组低成本、低功耗的简单传感器协同工作,以更直接、更精确的方式近距离地对环境信息进行全面监测,实时准确地获取监测区域的详细信息.目前,无线传感器网络在工业、农业、水文水利监测等领域中已经成为研究的热点方向[3,4].然而其研究尚处于萌芽阶段,技术与应用都还不成熟,能量供应机制还不够完善,缺乏统一的通信标准,对其构成的系统出现的B u g 不能及时修正.为满足水文监测系统的监测要求以及水文监控网络化的需求,本研究提出将结合Z i g B e e [5]技术及G P R S 技术优势的无线传感器网络应用于水文水利监测系统中,构建无线水文水利监测系统的设计方案.1　系统中的关键技术1.1　Z i g B e e 技术Z i g B e e 是一种新兴的短距离、低速率的无线组网通信技术,可以实现使用廉价的电池就能够连续工作多年的无线网络.Z i g B e e 的协议架构是建立在I E E E 802.15.4标准基础之上的.该标准定义的无线个人区域网络的特征与无线传感器网络有很多相似之处,很多研究机构把它作为无线传感器网络的通信标准.表1详细列出Z i g B e e 的主要特点[6].表1　Z i g B e e 的主要特点T a b .1　Ma j o r c h a r a c t e r o f Z i g B e e主要特点说明低速率250k b p s (2.4G H z ),40k b p s (915M H z ),20k b p s (868M H z ).短时延搜索设备:30m s ;休眠激活:15m s ;信道接入:15m s .低功耗有工作和休眠两个模式,一般电池工作时间可以长达6～24个月.低成本Z i g B e e 协议免专利费,模块初期成本几十元左右,广泛应用后可降到10～20元.高容量网络一个网络最多可包括255个Z i g B e e 节点,其中一个主控设备,其余是从属设备;若是通过网络协调器,网络最多可支持超过64000个Z i g B e e 节点.灵活组网通过网络协调器自动建立网络,采用载波监听多路访问/冲突避免C S M A-C A 机制接入信道.高安全系数三级安全保护,可按照应用灵活选择安全属性第三级安全处理提供数据完整性检查及鉴权功能,采用属于高级加密标准(A E S -128)的对称密码.1.2　G P R S 技术G P R S 是在现有G S M 系统基础上开发的一种采用分组交换技术的数据传输技术,允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务.它无需通讯线路投资,具有实时在线、按量计费、快捷登陆、高速传输等优点,特别适用间断的、突发性的、频繁的和少量的数据传输.G P R S 技术的发展,其应用也扩展到了工业、控制等领域,并且会在将来取得更加广泛的应用.随着科技进步,将嵌入式系统和G P R S 技术应用于水利事业的监控检测是非常有意义的工作[7].2　无线水文监测系统的架构2.1　系统体系结构本监测系统一共设计为3个网络:Z i g B e e 无线传感器网络、G P R S 传输网络和I n t e r n e t 网络,如图1所示.监测区域中的Z i g B e e 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G P R S 模块发送到G P R S 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I n t e r n e t 网上发布信息,水利局监测调度中心也可在互联网上实时地查询各监测中心的水情,进行汛情分析,及时发布相关信息.整个系统中Z i g B e e 网络主要负责水文数据的采集,G P R S 网络主要负责数据的远距离传输,I n t e r -n e t 网络负责数据的远程共享.图1　无线水文监测系统体系结构F i g .1　Wi r e l e s s h y d r o l o g i c a l m o n i t o r i n g s y s t e m a r c h i t e c t u r e2.2　Z i g B e e 网络节点与拓扑结构一般的Z i g B e e 网络由3种节点组成:协调器、185第3期李正明等:基于Z i g B e e 与G P R S 的无线水文监测系统设计路由器和终端设备.协调器是网络的中心节点,负责网络的组织和维护.路由器负责网络内数据帧的路由,而终端设备则是实现具体功能的单元.根据功能来划分,Z i g B e e 网络节点又分为全功能设备(F F D )和简化功能设备(R F D ).R F D 不需要传输大量的数据,往往同一时间只和一个F F D 关联,所以R F D 可以用最少的资源和存储容量来实现.因此,本系统中的Z i g B e e 网络中设计了三种对应的节点:网络协调器、路由节点和计量节点.网络协调器和路由节点设计为F F D 设备,计量节点设计为R F D 设备,计量节点只能与路由器或者网络协调器通信,相互之间不能进行通信.Z i g B e e 网络有三种拓扑结构,分别为星型网、树型网和网状网.从网络的可靠性与规模性角度考虑,本研究选取了网状网作为本系统的Z i g B e e 网络拓扑结构.网状网是一个多跳(即一次中继)系统.网状网络的优势在于通讯的可靠性大大增加,因为两个节点之间可以存在多条通讯链路,并且这些链路是动态建立并维护的,通讯不会由于某些路由节点的失效而中断.在网络创建过程中,当一个节点允许一个新节点加入网络时,这两个节点就构成了父子关系,已经加入网络的节点称为父节点,被添加进网络的节点将作为子节点.如图2所示,首先根据水文监测要求,在河流、水库的指定地点人工安置好用于采集的计量节点,以野外无人值守方式工作,并随机撒放路由节点;然后启动网络协调器,它将搜索一个空的信道,选定一个P A N I D ,将自身的网络地址设为0;接着启动路由器,它将选择协调器作为父节点加入网络,并得到一个网络地址,Z i g B e e 有一套地址分配机制保证地址不会重复,因此会出现节点加入网络失败的情况,这些节点就作为冗余节点进入休眠模式;最后启动计量节点,它将选择信号最强的协调器或路由器作为父节点加入网络,并得到一个网络地址.图2　Z i g B e e 网络拓扑模型F i g .2　Z i g B e e n e t w o r k t o p o l o g y e x a m p l e网络一旦建立,拓扑关系和网络地址就会保存在各自节点的F L A S H 中,每个路由节点会发出信号监控并记录周围节点的工作情况.网络建立后,各计量节点就可以根据路由算法选择合适的路径进行数据通讯了.如终端节点A 可以通过A ※B ※C 协调器的路径传送数据,如果路由节点C 出现故障或者死亡,节点A 还可以通过A ※B ※D 协调器的路径进行数据传输.2.3　系统功能分析为满足水文监测要求,本系统可实现如下功能:l )计量节点能定时向监测分中心发送水文数据;2)计量节点能响应监测分中心的要求,实时采集水文数据;3)当计量节点检测到数据超过阈值或者自身能量较低时,发送报警消息;4)能按照时间自动存贮水文数据,同时可以查询某一时间的水文数据;5)监测分中心可登陆到服务器查看监测区域水情;6)水利局水情调度中心可在互联网上实时地查询到监测分中心的水情,进行数据分析和汛情分析,及时地发布相关信息.3　系统硬件设计3.1　计量和路由节点计量节点硬件主要有4个模块组成:处理器模块、传感器模块、无线射频模块和电池模块[8],路由节点不具备采集功能,所以与计量节点相比缺少传感器模块,如图3所示.图3　计量节点和路由节点结构框图F i g .3　S t r u c t u r a l d i a g r a mo f n o d e s f o r m e a s u r e a n dr o u t e r作为Z i g B e e 网络中的节点,低功耗设计是尤为重要的.经过详细的器件功耗比较之后,系统中选取了M S P 430F 2012混合信号控制器作为处理器模块186 排灌机械第27卷的核心.M S P 430系列单片机的结构完全以系统低功耗运行为核心,电源采用1.8～3.6V 低电压,1M H z 时钟条件下运行,耗电电流在0.1～400μA 之间,活动模式耗电250μA /M I P S ,R A M 数据保持方式下耗电0.1μA ,在等待模式下仅为0.7μA .其I /O 输入端口的漏电流最大仅为50n A ,当射频模块处于低功耗状态时,可以大大降低功耗.M S P 430系列单片机支持1种活动模式(A M )和5种低功耗模式(L P M 0～L P M 4),模块运行时采用不同的工作模式,芯片的功耗会有明显的差别.另外,用中断请求把C P U 唤醒只需要6μs ,通过合理编程,既可以降低系统功耗,又可以对外部请求做出快速响应.无线射频通信模块完成节点数据的发送和接收及转发功能,这里采用C h i p c o n 公司推出的符合Z i g -B e e 要求的短距离射频收发芯片C C 2500,其体积小,功耗低,支持250k b p s 的数据速率,工作电压范围为1.9～3.6V ,免费的2.4G H z 频段,接收机灵敏度高.C C 2500具有2种低功耗工作模式:关机模式和空闲模式,在关机模式下工作电流小于200n A .另外,C C 2500硬件支持包数据处理,数据接收时有缓冲、信息同步字自动检测、地址检测、信息长度分析和C R C 校验等功能.单片机对C C 2500的所有配置都是通过S P I 接口实现的[9].M S P 430F 2012支持3线或4线S P I 操作,其接口如图4所示.单片机作为主机,收发芯片作为从机.当M S P 430的P 1.5～P 1.7工作在S P I 模式时,P 1.6/S D O 为S P I 的数据输出线,P 1.7/S D I 为S P I 的数据输入线,P 1.5/S M C L K 为S P I 同步时钟信号线.S P I 接口上所有的地址和数据转换被最先在重要的位上处理.P 2.7与C C 2500的片选信号端口C S N 相连,置低时选中芯片.G D O 0和G D O 2为C C 2500的两个专用的配置引脚,分别与P 2.6和P 1.4相连,这些引脚能用来对M C U 产生中断,输出对控制软件有用的内部状态信息.图4　M S P 430F 2012与C C 2500的S P I 接口F i g .4　S P I i n t e r f a c e b e t w e e nM S P 430F 2012a n d C C 25003.2　网络协调器作为Z i g B e e 网络的协调者,其硬件方面应在具备可用性和可靠性的基础上,除了能够实现与计量节点或者路由节点间的通信、数据的G P R S 远程传输功能,还要为P C 或者其它设备留下通用的数据输入输出和控制接口.结构框图如图5所示,由处理器模块、无线射频通信模块、G P R S 通信模块、预留接口模块等组成.图5　网络协调器结构框图F i g .5　S t r u c t u r a l d i a g r a mo f c o o r d i n a t o r网络协调器是整个监测系统的控制中心,而主控微处理器又是网络协调器的核心,它的选择将对整个监测系统的功能实现产生决定性的影响.网络协调器负责整个网络的管理和数据的收发,需要大量的内存和外存,并具有较高的数据吞吐率和处理能力.同时,还应考虑芯片的兼容性和市场来源,只有兼容性好、市场来源充足的芯片才有利于今后监测系统进一步的开发和推广应用.综合考虑了以上几个方面,本系统选用了T I 公司推出的基于A R M 7T D M I 内核的32位R I S C 嵌入式系列微处理器T M S 470R 1A 288作为主控微处理器,采用电源供电.无线射频通信模块仍然采用与路由节点和计量节点对等的射频芯片C C 2500.G P R S 通信模块主要用于无线传感器网络信息的远程传输,它是Z i g B e e 网络的远程通信接口.本设计采用了西门子公司生产的M C 39i 模块,该模块集成了基带处理单元和R F 处理模块,对外提供了40p i n 的Z I F 连接器.通过Z I F 连接器插座上的R S 232接口向M C 39i 发送A T 命令和数据,就可实现包括模块的设定、系统控制、数据输入/输出等功能.预留模块将处理器内部集成的相应接口进行了扩展,组成S P I ,I 2C ,P M W ,U S B 等多个预留接口模块,为网络协调器的功能完善提供了可能.4　系统软件设计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187第3期李正明等:基于Z i g B e e 与G P R S 的无线水文监测系统设计台移植.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Z i g B e e 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.4.1　嵌入式操作系统本设计中选用了T i n y O S 实时操作系统.T i n y O S 是加州大学伯克利分校开发出了适合无线传感网络的微型操作系统[10],采用组件化编程语言n e s C ,引入了轻量级线程(l i g h t w e i g h t t h r e a d )、主动消息(a c -t i v e m e s s a g e )、事件驱动(e v e n t -d r i v e n )模式、组件化编程(c o m p o n e n t -b a s e d p r o g r a m m i n g )等技术,很好地利用了传感器节点的有限资源.目前这个系统被国内外大学和研究机构广泛应用.不同于其他流行的操作系统,T i n y O S 中任务没有优先级,其内核属于不可剥夺型内核,内核通过一个无限循环调用T O S H r u n n e x t t a s k (),在队列不为空时(T O S H s c h e d f u l l !=T O S H s c h e d f r e e )依次执行所有任务函数.只有中断服务可以从一个正在执行的任务中抢得C P U 使用权,但中断服务以后,使用权还是回到了原来被中断了的那个任务,直到该任务主动放弃C P U 使用权,下一个任务才能获得C P U 的使用权.T i n y O S 是事件驱动型的操作系统,C P U 只有在有事件触发时才唤醒处理,其余时间都可以处于睡眠状态,从而可以大大降低系统的能耗.T i n y O S 中用到的中断主要有以下几类:A D C ,T i m e r ,U A R T 和S P I 等.4.2　Z i g B e e 协议栈目前已有很多著名的公司和研究机构根据Z i g -B e e 规范,实现了用于无线传感器网络的Z i g B e e 软件协议栈,主要有M i c r o c h i p 公司基于P l C 单片机的P l C Z s t a c k 以及T I 公司的Z -s t a c k .Z -s t a c k 2.1.0是T I 公司2008年最新推出的针对M S P 430F 2618和C C 2520的Z i g B e e 协议栈,符合Z i g B e e 2007规范.为了加速水文水利监测系统的开发,并为系统未来的升级提供一种良好的用户接口,本设计在处理器上移植Z -S t a c k 2.1.0.需要特别强调的是Z -S t a c k 2.1.0扩充了基于M S P 430的O A D(O v e r A i r D o w n l o a d )功能,通过T I 公司提供的Z O A D 应用软件就可以对任何运行了Z -S t a c k 的Z i g B e e 设备进行软件升级.4.3　节点主程序设计根据本系统的功能要求,并结合T i n y O S 操作系统自身的特点,设计了主任务、Z i g B e e 发送任务、Z i g B e e 数据处理任务、G P R S 接收和发送任务、更新路由任务等模块.Z i g B e e 数据的接收是由C C 2500产生中断完成的,因此需要定义一个引脚中断;G P R S 模块在接收监测分中心采集命令时,通过R S 232产生中断来完成,因此需要定义一个串口中断.网络中节点完成初始化并成功组网后,开中断,此时T i n y O S 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Z i g B e e 发送任务;产生C C 2500引脚中断时,C P U 转去执行Z i g B e e 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C C 2500引脚中断时,C P U 转去执行Z i g B e e 接收中断服务程序,在任务队列中加入Z i g B e e 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G P R S 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,C P U 转去执行G P R S 接收中断服务程序,顺序加入G P R S 接收任务和Z i g B e e 发送任务.主程序流程如图6所示.图6　主程序流程F i g .6　F l o wc h a r o f m a i n p r o g r a m5　结　论在无线通信中,信号的传递容易受到外界的干扰,可能产生信息丢失或信息错误等现象.目前G P R S 技术比较成熟,其网络可靠性与传输实时性等关键问题已经得到很好的解决.因此,在本系统设计过程中,仅对Z i g B e e 网络性能进行了测试,主要188 排灌机械第27卷包括通信距离测试、可靠性测试及扩展性测试.选取6个网络节点构成网络,其中有1个网络协调器、3个路由节点和2个计量节点.为了测试的准确性,计量节点上未附加传感器,而是以固定的10个字节数据代替传感器数据.网络协调器通过串口与P C相连,其他5个节点任意分布,并尽量将节点分散开,这里假定每个计量节点都有多条通往网络协调器的路径.设置2个计量节点定时5s向网络协调器发送数据.系统测试结果表明,网络节点能够在大约1s内通过自组织的方式构成网络,根据路由协议形成稳定的多跳路径;当接收灵敏度设置为-101d B m,发送功率设置为0d B m(1m W)时,无线通信传输距离最远,可达130m;计量节点连续发送1000个数据包,网络稳定运行,30m的传输距离之内丢包率为0;当网络拓扑结构发生变化后,如人为地加入或者去除一个路由节点,系统可很快重新组建网络.由此可见,Z i g B e e网络的通信距离满足大部分水文监测需求,具有较高的可靠性及可扩展性,能方便的实现水文监测的网络化,其与G P R S网络相结合来设计无线水文监测系统的方案是切实可行的.但在设计方案的某些方面还存在一些问题及需要完善部分.本设计方案选用了Z-S t a c k,能实现较为复杂的网络,其理论上支持的节点数很多,但是实际上当系统过于庞大时,系统的传输延迟会较大,从而导致系统的效率降低.因此在未来的工作中,需要进一步在Z i g B e e协议栈基础上对底层进行优化开发,解决原有的协议栈的不足之处,以便构成一个规模大、功能强的无线水文监测系统.另外,如果在通信上面有进一步改进的话,可以加装U S B摄像头实时地采集图像数据并进行传输,这将更好的完善水文监测系统.参考文献(R e f e r e n c e s)[1]　舒大兴.水文信息系统现代化研究[D].南京:河海大学水利水电工程学院,2005.[2]　李晓维.无线传感器网络技术[M].北京:北京理工大学出版社,2007.[3]　Wa n g N i n g,Z h a n gN a i q i a n,Wa n gM a o h u a.Wi r e l e s ss e n s o r s i na g r i c u l t u r ea n df o o di n d u s t r y-r e c e n t d e v e l o p-m e n t a n d f u t u r e p e r s p e c t i v e[J].C o m p u t e r s a n dE l e c t r o-n i c s i nA g r i c u l t u r e,2006,50(1):1-14.[4]　H e i n z e l m a nW B,C h a n d r a k a s a nA P,B a l a k r i s h n a nH.A na p p l i c a t i o n-s p e c i f i c p r o t o c o l a r c h i t e c t u r ef o r w i r e l e s sm i c r o s e n s o r n e t w o r k s[J].I E E ET r a n s a c t i o n s o n W i r e l e s sC o m m u n i c a t i o n s,2002,1(4):660-670.[5]　L i n S h i z h u a n g,L i u J i n g y u,F a n g Y a n j u n.Z i g B e e b a s e dw i r e l e s s s e n s o r n e t w o r k s a n d i t s a p p l i c a t i o n s i n i n d u s t r i a l[C]∥P r o c e e d i n go f t h eI E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c eo nA u t o m a t i o n a n dL o g i s i t i c s,2007:1979-1983.[6]　瞿　雷,刘盛德,胡咸斌.Z i g b e e技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.[7]　曹　卫,董航飞,李宗宝.G P R S技术在水利监测系统中的应用[J].排灌机械,2007,25(5):39-42.C a oW e i,D o n gH a n g f e i,L i Z o n g b a o.A p p l i c a t i o no fG P R S t e c h n o l o g yi nh y d r a u l i cm o n i t o r i n gs y s t e m[J].D r a i n a g e a n dI r r i g a t i o nM a c h i n e r y,2007,25(5):39-42.(i nC h i n e s e)[8]　A k y i l d i z I F,S uW e i l i a n,S a n k a r a s u b r a m a n i a m Y,e t a l.As u r v e y o n s e n s o r n e t w o r k s[J].I E E EC o m m u n i c a t i o n sM a g a z i n e,2002,40(8):102-114.[9]　沈建华,杨艳琴.M S P430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.[10]　李丽娜,石高涛,廖明宏.传感器网络操作系统T i n y-O S关键技术分析[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2005,12(6):724-727.L i L i n a,S h i G a o t a o,L i a oM i n g h o n g.A n a l y s i s o f k e yt e c h n i q u e s f o r T i n y O S i n s e n s o r n e t w o r k[J].J o u r n a l o fH a r b i n U n i v e r s i t yo f C o m m e r c e:N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n,2005,12(6),724-727.(i n C h i n e s e)(责任编辑　赵　鸥)189第3期李正明等:基于Z i g B e e与G P R S的无线水文监测系统设计。

基于ZigBee技术的水位监测系统设计

基于ZigBee技术的水位监测系统设计杜岗;丁磊;于红;孙振【摘要】Aimed at the need of water level monitoring and measurement of Linhong,the water level monitoring and mea-surement system was proposed,utilizing both ZigBee technology technology. In the system,a wireless sensor network was build using ZigBee wireless communication technology, each network node distributed in the star network topology struc-ture. With the help of GPRS, The local water level data was transmitted to the monitoring center.%针对连云港临洪水利枢纽水位监测需要，提出了一种基于ZigBee技术和GPRS技术的远程水位实时监测系统方案。

该设计方案利用ZigBee无线通信技术构建一个无线传感网络，各网络节点以星形网络拓扑结构布置于监测区域内，借助通用分组无线业务（GPRS）技术进行远程数据传输，实现了监控中心对现地水位的实时监控。

【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P15-18,19)【关键词】ZigBee;GPRS;水位监测;无线传感网络【作者】杜岗;丁磊;于红;孙振【作者单位】连云港职业技术学院，江苏连云港 222000;连云港临洪水利工程管理处，江苏连云港 222000;徐州理工计算机工程技术研究所，江苏徐州221000;徐州中矿新远晨自动化系统有限公司，江苏徐州 221000【正文语种】中文【中图分类】P332枢纽内各水利工程地理位置偏僻且分布比较分散，以往各站所主要通过布置于工程周围各处的测量装置分别获取各个监测点水位数据，然后通过电话或电台将水位数据上报管理处值班室。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统
随着科技的快速发展，液位采集系统在工业自动化中起着重要的作用。

本文将介绍一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统。

该系统主要包括液位传感器、数据处理模块和无线通信模块。

液位传感器负责直接测量液体的高度，将数据传输给数据处理模块。

数据处理模块负责将传感器采集到的原始数据进行处理和计算，得到液体的实际高度，并通过无线通信模块将结果发送到远程监控设备或终端。

在该系统中，ZIGBEE无线传输技术被应用于无线通信模块。

ZIGBEE是一种低功耗、低速率、短距离无线传输技术，适用于各种工业自动化场景。

它采用了分布式网络结构，可以支持多节点之间的通信。

在液位采集系统中，ZIGBEE无线传输技术可以实现传感器与数据处理模块之间的无线数据传输，避免了传统有线传输的复杂布线和高成本。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统具有以下优点：系统具有低功耗的特点，可以长时间运行；系统具有短距离的传输距离，可以满足工业自动化中短距离的数据传输需求；系统具有低成本的特点，可以减少传统有线传输的布线和维护成本。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统是一种高效、低功耗、低成本的解决方案。

在工业自动化领域具有广泛的应用前景。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统
液位采集系统是一种广泛应用于液体储存场所的数据采集系统。

传统的液位采集系统采用有线连接方式，需要铺设大量的电缆和信号线，造成了很高的成本和不便利的安装方式。

因此，研究开发一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，可以有效降低成本和提高安装的便利性。

本文提出的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统主要由液位传感器、数据采集节点、ZIGBEE无线通信模块和数据接收端组成。

液位传感器用于监测液体的液位高度，数据采集节点是用来采集液位传感器所测量到的数据并且自动发送到数据接收端。

ZIGBEE无线通信模块负责数据通信，将采集到的数据通过无线方式传输到数据接收端。

数据接收端将接收到的数据进行处理和存储，同时，还可以实现数据的远程监测和实时显示。

在系统的实现过程中，需要对液位传感器进行校准和调试，以保证液位数据的准确和可靠性。

同时，需要进行可靠性和稳定性测试，以保证系统的稳定性和可靠性。

在实际应用中，可以将该系统应用于液体储存场所的液位监测和控制，可以实现远程无线监测和控制，提高生产效率和保障安全。

综上所述，基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统可以有效降低成本和提高安装的便利性，同时还可以实现远程无线数据传输和监测。

在实际应用中具有广阔的应用前景和推广价值。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统随着现代科技的发展，无线传输技术在各行各业得到了广泛应用。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统成为了石油化工、水利工程、环保监测等领域中不可或缺的重要设备。

本文将介绍基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统的工作原理、优势和应用前景。

一、液位采集系统的工作原理基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统主要由液位传感器、ZIGBEE无线模块、单片机、显示屏等组成。

液位传感器负责采集液体的高度信息，将其转化为电信号并传输给单片机。

单片机根据接收到的数据进行处理并通过ZIGBEE无线模块将数据传输至远程监控中心。

远程监控中心接收数据后可以实时监测液位信息，并做出相应的处理。

1. 无线传输：基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统可以实现无线传输，不受布线限制，可以方便地部署在各种液体储存设施中，且无需担心信号传输中的干扰和延迟。

2. 稳定可靠：ZIGBEE无线传输技术在工业领域中具有较高的抗干扰能力和稳定性，能够保证数据的可靠传输。

3. 低功耗：ZIGBEE无线模块采用低功耗设计，大大延长了系统的使用寿命，并且可以通过低功耗休眠状态实现能耗的极大降低。

4. 易于维护：ZIGBEE协议具有自组织网络特性，在系统出现故障时能够自动调整网络结构，排除故障节点，降低了维护成本和难度。

5. 数据安全：ZIGBEE协议支持数据加密传输，保证了液位数据的安全性，不会被未经授权的人员窃取或篡改。

三、应用前景基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统已经在石油化工、水利工程、环境监测等领域得到了广泛应用。

在石油化工领域，液位采集系统可以用于储罐、油罐、管道等设备的液位监测，提高了储存液体的安全性和管理效率；在水利工程领域，液位采集系统可以用于水库、水文站、泵站等设施的液位监测，帮助实现水资源的有效管理和利用；在环境监测领域，液位采集系统可以用于河流、湖泊、地下水的液位监测，帮助保护水资源的安全和环境的可持续发展。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统一、设计原理基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统主要由液位传感器、ZIGBEE模块、数据采集模块、控制模块和用户终端组成。

液位传感器负责实时监测液体的液位高度，并将监测到的数据传输给数据采集模块；ZIGBEE模块负责将采集到的数据通过无线信号传输给控制模块；数据采集模块负责将液位传感器采集到的数据进行处理并通过ZIGBEE模块传输给控制模块；控制模块接收到数据后，根据用户需求进行相应的控制，同时将数据传输到用户终端进行显示。

整个系统采用分布式结构，各模块之间通过ZIGBEE无线通信协议进行数据传输，实现了液位监测的智能化和远程化。

二、功能特点1. 高精度：系统采用先进的液位传感器，能够实时准确地监测液体的液位高度，保证了液位监测的精度和可靠性；2. 低功耗：ZIGBEE无线传输技术采用低功耗设计，有效延长了系统的使用寿命，降低了运行成本；3. 远程监测：系统支持远程监测功能，用户可以通过手机APP或者Web端实时了解液位监测数据，方便了远程管理；4. 多节点互联：系统支持多个液位传感器节点互联，可以实现对多个液体容器的液位监测和管理；5. 实时报警：系统支持设定液位监测的阈值，一旦监测到异常情况，能够即时报警提醒用户，保障了液位监测的安全性。

三、应用场景基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统在各个领域都有着广泛的应用，例如：石油化工行业、农业灌溉、生活用水管理等领域。

具体应用场景如下：1. 石油化工行业：在石油化工行业，液位监测对于化工生产过程中的液体罐体液位监测和管道液位监控都起着至关重要的作用。

ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统可以通过无线方式实现对液体罐体和管道的远程液位监测，提高了生产效率和安全性。

2. 农业灌溉：农业灌溉中的水源液位监测对于农田灌溉起着至关重要的作用。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统可以实时监测水源的液位高度，智能控制灌溉系统的运行，实现了对农田灌溉的远程智能化管理。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统
近年来，随着工业自动化水平的不断提高和油罐、水箱等储存设施的广泛应用，对于
储罐液位精准监测的需求不断增加。

然而，传统的液位监测方式存在一系列问题，如需布线、数据传输不稳定、设备复杂等。

因此，本文提出了一种基于ZIGBEE无线传输技术的
液位采集系统，通过无线集中管理实现从远程监测数据采集、传输到数据分析的自动化处理，从而提高企业管理效率和降低运行成本。

本系统主要由采集模块、通信模块和监控平台组成。

其中，采集模块安装在液位计上，用于采集储罐内液位数据，并将数据通过ZIGBEE无线信道传输到通信模块。

通信模块安
装在远离储罐的位置，包括ZIGBEE控制器、接收器、电源、天线等，用于接收采集模块
的数据并将其传输到监控平台，同时也可发送指令控制采集模块的工作状态。

监控平台为
用户提供实时数据监测、历史数据查询、数据分析等功能，可以帮助用户及时了解液位变
化情况，并在需要时做出调整。

与传统有线液位监测系统相比，本系统具有显著的优势。

首先，无线传输可以免除布
线费用和布线后的维护成本，同时也能够避免传输信号受干扰的问题。

其次，ZIGBEE无线技术本身就具有防干扰、数据稳定的特点，能够保证实时采集数据的准确性。

此外，系统
模块简单，易于安装和维护，使用成本更低。

在实际应用中，本系统可以广泛应用于石油、化工、医药等领域的液位监测，既能提
高企业管理效率，又能降低运行成本，更能有效地维护企业的安全生产。

相信未来随着ZIGBEE技术的持续发展，本系统的应用前景会越来越广泛。

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统液位采集系统是一种常用的监测系统，涉及到许多不同的应用场景，如油罐、水池等。

这些系统需要精确地检测液体的水位，以确保生产的安全和有效性。

无线传输技术，尤其是ZIGBEE技术，可以提供可靠的、高效的数据传输方法，并有效减轻传统有线液位采集系统需要进行大量电线布线的问题。

本文将介绍一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统的设计和实现。

I. 系统架构本系统采用星型拓扑结构，包括一个协调器和多个节点，节点用于采集液位数据，协调器用于接收节点的数据并将其传递给上位机。

图1 显示了系统的整体架构。

（图片）II. 硬件设计节点设计包括液位传感器、微控制器、ZIGBEE模块和电池电源等。

液位传感器通过接口板连接到微控制器，使用模拟模块以获取液位数据。

微控制器的作用是读取传感器的数据并将其通过ZIGBEE模块发送到协调器。

协调器用于接收节点的数据，并将其传输到上位机。

它包括一块微控制器、一块ZIGBEE模块和一个USB接口。

微控制器负责接收和处理数据，然后将其通过ZIGBEE模块和USB接口传输到上位机。

图2中显示了协调器的外观和接口布局。

3.1 节点软件设计节点的软件设计主要包括数据采集和传输。

采集部分使用模拟模块读取液位传感器的值，并进行ADC转换。

传输部分利用ZIGBEE模块，将采集的数据通过无线信号传输到协调器。

节点程序的流程图如图3所示。

图3：节点程序流程图协调器的软件设计主要包含数据接收、处理和传输部分。

接收部分使用ZIGBEE模块读取节点发送的数据，并将其存储在缓冲区中。

处理部分将缓冲区中的数据进行解码、校验和存储，以便上位机能够读取。

传输部分将数据通过USB接口发送到上位机。

协调器程序的流程图如图4所示。

IV. 实验结果将节点部分安装在液位传感器附近，并定期采集数据。

测试结果表明，本系统可以精确地采集液位数据，并且能够有效地传输数据。

在传输过程中，ZIGBEE无线传输技术展现出出色的性能，具有高可靠性和稳定性。

基于ZigBee信标网络的水情测报系统设计

ＤｅｉｎｆｓｇｏＨｙｒｇａｉＡｃｕｉｉｉｎｄｏｒｐｈｃｑｓｔｏＳｙｔｍＢａｅｏＢｅｃｎ－ｅｂｅＺｉＢｅｓｅｓｄｎａｏｎａｌｄｇｅ
Ｎｅｗｏｋｔｒ
ｚＨＥＮＧｉｉＺＧｕ．ｎ，ＨＡＮＧＺｉｕ１ｈ— ｆ（ｃｏｌｏＰｗｒａｄＭｃａｉａＥｇｅｒｇＷｕａｎｖｒｉ，ｈｎ４０７，ｈｎ）Ｓｈｏｆｏｅｎｅｈｎｃｌｎｉｅｎ，ｈｎＵｉｅｔＷｕａ３０２Ｃｉａｎｉｓｙ
成。地采集测报站采用Ｚ邸ｅ无线网络将现场的传感器数据传送到监控中心，控中心主现ｉｅ监
要负责数据的融合、储、存处理及分析并向水利部门提供高级的查询和报表等服务。该文主要阐述如何组建一个可靠、￣ｇＺｇｅ４￣网络，对测报站无线节点的设计提出了一种有／ｉｅ￥Ｂ针
改进的保障时隙分配机制及低功耗策略。实时系统运行稳定、靠。可满足设计要求。
关键词：情测报系统；１Ｂｅ标网络；障时隙；功耗水Ｚｅ信ｇ保低
中图分类号：Ｐ７５Ｔ２４．文献标志码：Ｂ
ａｓｅｉｖｌｅ．ＴｅｐａｔａｅｕｔｉｄｃｔｈｙｔｍｓｆｃｉｅａｄｒｌｂｅｌｏｂｎｏｖｄｈｒｃｉｌｒｓｌｎｉａｅｔｅｓｓｅＷａｅｆｔｎｅｉｌ．ｃｓｅｖａ

基于ZigBee与GPRS的嵌入式水质监测系统设计

关键词：水质监测；无线传感器；通用分组无线业务通信；无线蜂窝网络；嵌入式系统中图法分类号：Ｐ６．Ｔ３８１文献标识码：Ａ文章编号：００７２２１）５１３ —３１０．０４（０１０—６８０
ＤｅｉｎｏｓｇｆｍｂｄｅｔｒｑａｉｎｔｒｎｙｔｍａｅｎＺｉＢｅｎＲＳｅｅｄｄｗａｅｕｌｙｍｏｉｉｇｓｓｅｂｓｄｏｇｅａｄＧ）ａｄＺｇｅｎｔｏｋａｋｔａｉｖｃＧＲＳｎｉＢｅｅｒ，ｗｈｃｎｅｅｏｒｉａｉｎｏＡＲｓｓｍ，ＧＰＳｍｏｕｅｅｅｗｉｉｕｄｒｈｏｄｎｔｆＭｔｈｓｔｃｏｙｅＲｄｌ，ｗｉｌｓｉｇｅｒｅｎｌｅｓｓ
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２ｃｏｌｆｎｏｍａｏｎｉｅｒｇａｔｈｎａｔｎｎｖｒｉ，Ｎａｃａｇ３０１，Ｃｉａ．ＳｈｏｏＩｆｒｔｎｇｅｉ，ＥｓＣｉａｉｏｇＵｉｅｓｉＥｎｎＪｏｙｔｎｈｎ３０３ｈｎ）
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基于WSN和ZigBee的水质监测系统设计

基于WSN和ZigBee的水质监测系统设计孙卓【摘要】为加大对城市水质的监控力度,设计了基于无线传感器网络的网络化、智能化水环境监测系统.该系统采用模块化设计的思想,使用集成MCU+射频收发芯片的SOC设计方案,选择CC2530芯片作为无线收发芯片、CC2591芯片作为低功耗射频前端,并使用ZigBee建立无线数据网络,将水质参数经GPRS DTU模块传递至上位机控制系统,并在水质参数超标告警后自动进行数据高速采集和优先传输.在无线传感器网络拓扑控制中使用低功耗自适应集簇分层型协议节点控制算法优化簇头节点轮换机制,实现低功耗和能量均衡.测试结果表明,该系统能有效监控较大区域水质参数,能量利用效率和工作寿命都有提高,具备一定的应用价值.%To increase the monitoring intensity for urban water quality,the networking and intelligent water-environment monitoring system was designed in the paper.The modular design thinking was used in the system,and the integrated MCU+ RF transceiver chip SOC design scheme was involved too.The CC2530 chip was selected as the wireless transceiver chip,and CC2591 as the low-power RF frontend,after that the wireless data network was established by ZigBee.The water quality parameters was transmitted to the upper position control system by GPRS DTU module,and the data would be highspeed acquainted and priority transmitted after the exceeded alarm of the system for the water quality.The low energy adaptive clustering hierarchy protocol was used in the topology control of the wireless sensor network,by which the low power consumption and energy balance would be implemented after the optimization of the cluster head node rotationmechanism.The test results show that the system was able to effectively monitor the water quality of a large area,in which he energy efficiency and the service life was improved,and there is some certain application value.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)024【总页数】5页(P96-100)【关键词】水质监测;无线传感器网络;ZigBee;GPRS;拓扑控制;簇头节点轮换机制【作者】孙卓【作者单位】中国医科大学网络中心,辽宁沈阳110122【正文语种】中文【中图分类】TN914;TP212我国水资源面临的资源短缺和污染严重等问题要求我国的水污染防治战略应由末端治理转向全过程控制和源头控制[1]，传统的水质监测需人工采样之后进行化学检测，所需周期长，实时性难以满足要求[2]，而无线传感器网络通过在监测节点布设大量的具备感知、计算和无线通信能力的传感器实时地监测水质状态，可实现对水质的智能化、数字化、实时性监测[3]。

基于ZigBee和CDMA的水情远程监测系统设计

水旱灾害一直是人类面临的主要自然灾害之一，随着我
国国民经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，社会对
图１所示，系统主要由传感器节点、中心节点、ＣＤＭＡ模块和
ｔｒａｎｓｍｉｔｄａｔａｗｉｔｈｉｎｔｅｍｅｔ．Ｔｈｅｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｕｓｉｎｇｏｆｓｔａｒｔｏｐｏｌｏｇｙｓｔｍｃｔｕｒｅ．ｔｈｅｎｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｄａｔａｔｏｔｈｅ
朱娟
（湖北文理学院物理与电子工程学院，湖北襄阳４４１０００）
【摘要】针对偏远地区水情数据远程监测的实际需求，文章进行了基于ｚｉｇｂｅｃ协议和ＣＤＭＡ通信技术的远程数据采集传
输系统的设计开发。以支持ｚｉｇｂｅｅ协议的芯片ＣＣ２５３０来构建传感器节点和中心节点，以ＣＤＭＡ无线通信模块构建能与ｉｎｔｅｒｎｅｔ进行数据传输的网关。传感器节点采用星型拓扑结构组成无线传感网络后，采集数据传给中心节点，再通过ＡＲＭ处理器驱动ＣＤＭＡ模块实现数据的远程传输。该监测系统低功耗、易组网、易安装，适合大区域的远程无线实时监测。
【关键词】ｚｉｇｂｅｅ；无线传感网络；ＣＤＭＡ；无线实时监测