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基于物联网技术的无线漏水监测系统研究设计

乔锐  
【摘要】:水是生命之源,真正可供人类使用的淡水资源非常有限。供水管网的漏水不仅会造成水资源的浪费而且还会带来诸如生态环境污染、人民生命财产安全等问题。所以对供水管网区域漏水事件的监测是非常必要的。有线的、智能化程度低的、能量损耗较大的漏水检测系统是我国漏水检测系统的主要特征,在实际的应用环境下存在许多问题。本文通过对光纤分布式传感技术和物联网技术的研究和分析,将两种技术进行有效的结合突破传统漏水监测技术,设计一种面向物联网的智能无线光纤传感漏水监测系统。首先,本文对漏水检测的相关背景和国内外漏水检测研究现状做了介绍。然后从任务目标的需求出发,通过分析任务需求确定系统的总体设计方案,确定了物联网无线漏水监测系统低功耗、高精确度、高可靠性的研发目的。物联网前端的感知层是光纤漏水传感器,本文利用漏水事件会改变光纤传感点位耦合区域介质的折射率,引起输出光强突变的原理,设计了光纤漏水传感器。充分发挥了光纤分布式传感技术在一维空间可分布式连续测量和集“传”与“感”于一体的特点。针对光纤输出光强信号的特点,设计了一系列信号处理电路;对比多种无线物联网通信技术,物联网的网络层是基于低功耗无线传感网络传输技术Zigbee,研究设计一个多跳对等的无线自组织传感网络,实现感知层漏水信号和应用层漏水监测上位机的无线通信。重点介绍了CC2530核心芯片电路设计和Zig Bee协议栈的使用,阐述了协调器、终端节点的软件设计;物联网应用层则利用虚拟仪器软件Labview设计了无线漏水监测上位机,实现对漏水信号和系统工作状态的实时监测,最终完成了一个分布式、高精度智能无线漏水监测预警系统。最后对系统的硬件电路和整个传感网络进行测试,测试结果表明系统的传感网络可以稳定实现数据传输,满足系统的任务需求。


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