基于zigbee技术的黄河河道冰情多点监测系统的设计与应用研究

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1、声明尸明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：童堕鸯日期：丝垒：兰；』关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或

2、借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：竺堕叠日期：丝垒：≤2导师签名：扭鱼日期：墅!圣：』：l太原理工大学硕士研究生学位论文基于ZigBee技术的黄河河道冰情多点监测系统的设计与应用研究摘要本课题是在水利部黄河水利委员会黄河水利科学研究院项目：“黄河冰情自动监测系统研发与现场试验”、水利部2012年公益性行业科研专项经费项目：“黄河冰情自动监测系统研发与现场试验(课题编号：201201080)”以及国家自然科学基金项目：“基于空气、

3、冰与水物理特性差异的冰层生消过程与力学强度连续在线检测原理研究(课题编号：51279122)"资助下完成的一项黄河河道冰情检测技术应用研究。黄河冰凌灾害一直以来都给沿岸人民和国家造成难以估计的损失，因此，探索出一种有效的冰凌灾害预警系统，对我国防灾减灾以及社会可持续发展都具有一定的意义。从2009年开始，论文作者所在课题组采用基于空气、冰与水物理特性差异冰情检测方法在内蒙黄河河道开展冬季冰情定点连续监测工程试验，在单测点冰情连续监测的研究中取得重要突破，获取了监测点的河道冰层生消变化过程数据。但是，由于以往检测系统采用的是单点冰

4、情检测，获得的数据不能全面反映整个河道监测断面或相邻流域的冰情变化，难以满足工程运用的实际需求。针对单点冰情检测暴露出的不足，本论文提出了将ZigBee无线传感器网络技术引入到黄河河道的冰T太原理工大学硕士研究生学位论文情检测中，并融合了单片机技术、GPRS移动通信技术、计算机技术等多种信息技术，完成了基于ZigBee技术的黄河河道冰情多点监测系统的设计与应用研究，实现对黄河河道选定断面进行多监测点自动连续冰情检测，为黄河冰凌灾害的监测和预报提供更全面、可靠的冰情数据。为实现上述技术方案，论文主要涉及到以下五个方面的研究内容：1

5、．查阅大量的中英文文献，分析总结国内外常用冰情检测方法的应用特点和不足，采用“基于空气、冰与水物理特性差异”的新型冰情检测方法，并在该基础上引入ZigBee无线传感器网络技术，以实现对黄河河道选定断面进行多监测点的自动连续冰情检测和数据的网络化管理功能；2．针对系统涉及到的两个关键技术，分别对R—T冰层厚度检测传感器的检测原理和ZigBee技术进行了理论研究，并通过对几种常见的短距离无线通信技术的特点进行比较，选择了ZigBee无线通信技术组建现场无线局域网络的设计方案；3．根据实际工程应用的特点和需求，改进R—T冰层厚度检测传

6、感器的控制电路与结构，并完成黄河河道冰情多点监测系统的硬件电路设计和软件程序的编写任务；4．基于厦门四信公司的无线数传终端F8114和F8914，完成了系统Zi邸ee无线网络的组建和GPRS无线远程数据传输；5．考虑到现场的特殊地理环境及恶劣的工作条件，设计系统控制电路的保温措施以及系统的安装方式，并于2013．1．02将系统安装于内蒙古头道拐水文站附近的黄河河道进行为期两个月的现场试验。TT太原理工大学硕士研究生学位论文试验过程表明，新研制的黄河河道冰情多点监测系统可实现对黄河河道选定断面进行多监测点自动连续冰情检测，基本完成

7、了预定的设计目标和任务。通过现场试验，对应用过程中存在的不足和问题，提出了改进和完善的建议，为下一步工作积累了丰富的技术经验。关键字：黄河河道，冰情，多点监测，zigBee太原理工大学硕士研究生学位论文工V太原理工大学硕士研究生学位论文THEDESIGNANDAPPLICATIONOFNnⅡ，TIPOINTMONITORINGSYSTEMFORTHEYELLOWRIVERICESITUATIONBASEDONZIGBEEABSTRACT7rhestudyinthethesisisa印plicationrese2ufchforte

8、stingiceconditioninYellow砌ver如ndedbysuchl(indsof如ndpro酽锄：Yellow硒VerInstituteofHydraulicResearch，Yellow硒VerConservallcyCommission’sp