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基于ZigBee的水文遥测系统

于宵云  
【摘要】:各种数据的采集与传输是水利信息化的基础,是正确分析和判断防汛抗旱形势、科学地制定防汛抗旱调度方案的依据。 根据珠江水利委员会的需求,结合水文遥测特点和珠江流域环境因素,本文提出一种基于ZigBee技术的低成本、低能耗、易操作的无线传感器监测网络解决方案,详细论述了系统的整体结构和基本原理,并对RTU(远程终端单元)、水文仪器采集控制单元以及中心站上位机软件进行了开发。 系统通信组网方案采用ZigBee与GPRS结合的组网模式,遥测节点各采集器通过ZigBee或RS-485与RTU组成局部通信网络,RTU通过GPRS网络与中心站PC机通信。系统采用自报式和应答式相结合的工作机制,该工作体制主要特点是结构简单、设备低耗省电、维修方便。 为了满足水文遥测系统功耗低、传感器多、稳定性高等特点,RTU使用LP3500作为核心芯片,实现了包括人机交互,存储,定时查询,GPRS通信等功能;水文仪器采集控制单元由于ZigBee组网的需要采用CC2430作为核心芯片,实现了包括控制、操作、读取水文仪器的数据以及将数据转换为标准MODBUS协议格式与RTU通讯。各遥测站均采用蓄电池组供电和太阳能浮充的供电方式。太阳能电池和蓄电池组的容量根据用电设备的电压等级、电压允许波动范围、功耗以及各站点年平均日照强度和连续阴雨天数几方面确定。 嵌入式软件开发主要使用C语言编写,其中RTU模块由于核心芯片为Rabbit(?)微处理器,因此使用Dynamic C开发环境和协作式多任务操作系统。采集器软件开发使用IAR Embedded Workbench IDE开发环境,嵌入基于精简协议栈的ZigBee组网机制,完成遥测节点组网功能。 上位机软件开发使用Delphi开发环境,采用面向对象的编程语言Object Pascal和基于部件的开发结构框架。主要功能包括:数据采集、入库、RTU配置、召测等。 系统已通过郑州黄委会为期6个月的实验室测试,目前系统已经在珠江水文站全部安装,并处于试运行阶段。


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