基于Zigbee组网技术城市窨井实时监测系统

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1、《自动化与仪器仪表》2011年第4期（总第156期）基于Zigbee组网技术城市窨井实时监测系统徐培龙，叶敏，徐建，余方能，罗勇，夏全勇（重庆和航科技股份有限公司重庆，400000）摘要：窨井管理是城市基础设施管理的重要组成部分，是关系到社会安定和人民群众生命财产安全的大事。本文介绍一种基于Zigbee组网技术监测窨井盖损坏或被盗以及窨井内沼气浓度的实时监测系统。关键词：窨井;Zigbee;组网;实时监测Abstract:Drain-wellmanagementisthecityinfrastructuremanagementimportantconstituent,Alsor

2、elatedtosocialstabilityandthesafetyofthelivesandpropertyofthepeoplebigevent.Articleintroducesreal-timemonitoringsystemfordrain-wellcoverdamageortheft,Alsodrain-wellbiogasconcentrationmonitoredbasedonaZigbeenetworktechnology.Keywords:Manhole;Zigbee;Network;Real-timemonitoring中图分类号：TP277.2文献标识

3、码：B文章编号：1001-9227(2011)04-0065-03O引言程闪存和8KB的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个针对目前窨井盖损坏或被盗通常只能由市民向市政定时器(Timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器部门反映这种单一、被动信息途径以及窨井沼气深度过高(Watchdogtimer)、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复可能引发的安全隐患。采用Zigbee组网技术对窨井集群远位电路(PowerOnReset)、掉电检测电路(Brownout程实时监测，实现窨井状态的主动预警和报警，及时修复detection)，以及21个可编程I/O引脚。窨井盖和

4、清淘下水道积淤，避免窨井盖损坏或被盗造成的CC2430芯片采用0.18μmCMOS工艺生产；在接收和发人员和车辆损害，同时也避免下水道沼气浓度过高而引发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430的休眠的危险事件发生，最大程度减小人民群众的财产损失和人模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些身伤害。要求电池寿命非常长的应用。1系统概述1.1系统网络结构本系统由传感器（气体传感器、光敏二极管）、窨井监测单元、GPRS路由转发器和窨井动态监测软件系统构成，其系统网络结构如图1所示。1.2系统特点（1）窨井组网矩阵。将所有被监测的窨井采用Zigbee无线组网技

5、术，实现窨井无线矩阵监测。（2）主动预警和报警。对窨井内沼气浓度和窨井盖损坏或被盗进行监测，并通过窨井组网矩阵发送预警和报警信息；（3）公网传输。预警和报警信息通过Zigbee无线网络传输到GPRS路由转发器将其数据发送至具有固定IP地址的数据库服务器上；（4）实时短信报警。当预警和报警信发送到数据库时，窨井动态监测软件系统将会将报警信息采用实时发送短信的方式向窨井相关责任单位及人员发送报警短信；（5）超低功能。下位机CPU处休眠状态，仅由光敏传感器和沼气浓度传感的唤醒，且采用美国TI公司低功能的CC2430芯片。1.3CC2430CC2430在单个芯片上整合了ZigBee射频

6、(RF)前端、内图1系统网络结构存和微控制器。它使用1个8位MCU（8051），具有128KB可编2系统组成收稿日期:2011-05-032.1光敏二极管65基于Zigbee组网技术城市窨井实时监测系统徐培龙，等采用2EU11视敏型磷砷化镓光敏二极管，响应范围适GPRS路由转发器由射频收发电路、中央处理单元CPU用于可见光范围，红外光全截止，频谱曲线近似人眼，暗电路、复位电路、实时时钟电路、GPRS通讯电路和电源组态电流极低；寿命长，可靠性高。当窨井盖损坏或被盗后，成，如图3所示。可见光进入窨井后，光敏二极管2EU11通过而唤醒窨井监射频收发电路接收窨井监测单元传来的报警信息和

7、测单元而发送报警信息。窨井编码信息，并通过GPRS电路将其转发到具有固定IP2.2CH传感器地址的数据库服务器中，实现报警数据的上传。4甲烷检测的方法有很多种,如热导法、红外光谱系数法、超声波测量法、气敏半导体法、热载体催化元件检测法等。仪表采用热载体催化元件检测法，这种元件内部以铂丝为核心，外部以氧化铝为载体，载体上涂有催化剂，当铂丝通过一定的电流且元件处于含有甲烷的气体中时，表面会产生无焰燃烧，使铂丝因温度增加而阻值增加，从而实现对甲烷的检测。目前甲烷传感器均采用这种方法。采用热载体催化