如何实现水库监测系统无线化?

时间:2018-07-11 15:14来源:ZLG致远电子

摘要:当下自动化生产以及无人值守的智能设备已经不再是技术壁垒,面对生活环境每况愈下,如何全面监测和治理水质环境、空气环境、地质环境的问题亟待完善,本文将以zigbee无线技术提供布线难、远程监控、自动监测、数据定时上传等相关解决方案。

当下自动化生产以及无人值守的智能设备已经不再是技术壁垒,面对生活环境每况愈下,如何全面监测和治理水质环境、空气环境、地质环境的问题亟待完善,本文将以zigbee无线技术提供布线难、远程监控、自动监测、数据定时上传等相关解决方案。

水库安全监测系统包括水量监测和大坝安全监测两个部分。系统通过水位、摄像机、雨量、应力等传感设备,采集水库的信息。采集设备通过zigbee将采集信息传送到zigbee网关,网关再将数据打包,通过GPRS/4G将信息传送到服务器端,服务器进行数据的运算处理,实时监测水库的状态。


 
 
水量监测:水量监测是通过水位计、雨量监测计、工业摄像机进行信息采集。水位监测计监测水位深度,摄像机可以对水面情况进行拍照上传,也可以进行视频监控,雨量监测计监测雨量。在暴雨频繁的季节,对水位和雨量的监测,以及摄像头的辅助监控,可以对水库水位有一个可靠的评估。下图是水量监测系统图。

 
 
大坝安全监测:大坝是水库安全的核心点,水库的水灾基本是由大坝的崩溃引起的。大坝在水流的冲击侵蚀下,性能会受到影响。大坝的监测项主要有变形、应力、温度、渗流量、扬压力和伸缩缝等,使用相关传感器对大坝进行监测,将数据通过zigbee上传到zigbee网关,并转发到服务器进行数据计算。系统图片如下。

 
 
在水库安全监测系统中,应用的通信技术主要是zigbee无线局域组网和GPRS/4G广域通信。水库安全监测系统监测点数量多且分散,需要无线智能网络的高效管理和电池供电,需要监测节点的低功耗。Zigbee技术应用于监测节点的优势如下:

 网络容量终端节点数达到65535个,可支持水库安全监测的众多节点组网;
 终端节点功耗低至100nA,采用电池供电即可长时间工作,无需有线供电和频繁维护;
 支持中继功能,在监测节点分布范围很广的情况下,可以采用无线中继功能增加通信距离,减少网关的数量;
 支持多路远程IO和远程AD,自带的MCU可二次开发,作为采集节点的控制器;
 网络具备自调整、自修复特性,给数据传输网络带来可靠的保障。

ZLG致远电子的zigbee模块主要有两大类,一类是纯粹的串口转zigbee模块,在操作时只需1路串口即可对模块进行操作,模块内部已经集成透传协议,用户无需做任何协议开发,只需操作串口即可实现数据的无线收发。第二类是MCU+zigbee模块的形式,由MCU(M0、M7、ARM9、A7)和zigbee模组组成,MCU上面有众多资源,提供SDK包,支持二次开发。产品图片如下所示。


 
 
水库监测系统通过zigbee转GPRS/4G网关将数据上传至服务器,致远电子推出IoT-3968L作为局域网转广域网网关。IoT-3968L是一款供物联网行业用户进行二次开发的网关控制器。具有如下特点。

 采用ARM9内核,预装Linux操作系统,支持二次开发,可在网关里面进行采集数据处理和协议开发;
 配备双路以太网接口,支持10/100M自适应以太网和双网口交换机功能。可以外接网络摄像机和进行以太网通信;
 配备485和CAN接口,可外接雨量计等有线通信采集设备;
 配备两路MiniPCIE接口,一路外接LoRa、ZigBee、WiFi等无线局域网模块,另一路外接3G/4G/GPRS广域网模块,实现局域网和广域网的互通,将数据上传至中心服务器;
 配备USB、TF卡等存储器接口,可进行数据的本地存储;
 支持固件远程升级,维护简单。

图片如下所示。


 
 
将zigbee技术和GPRS/4G技术结合起来用于水库监测系统已经是比较成熟的方案,在具体产品的选择方面,可根据实际应用场景进行整体评估。
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