基于ZigBee无线通信技术的河流水位监测系统.pdf

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1、2012钲仪表技术与2012第7期InstrumentTechniqueNo．7基于ZigBee无线通信技术的河流水位监测系统彭元松，彭端(1．西安电子科技大学通信工程学院，陕西西安710126；2．广东工业大学实验教学部，广东广州510006)摘要：针对目前国内的河流水位监测现状，文中提出了一种将ZigBee无线通信技术和超声波测量技术相结合的河流水位监测系统。该系统将超声波测量模块与无线传感器节点相结合，充分发挥无线传感器体积小、功耗低、易于扩展的特点，具有广阔的应用前景。关键词：ZigBee；超声波；水位监测中图分类号：

2、TP216．1文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)07—0068—03WaterLevelMonitoringandMeasurementSystemofRiverBased0nZigBeePENGYuan—song’，PENGDuan(1．SchoolofTelecommunicationsEngineering，XidianUniversity，Xi’an710126，China；2．ExperimentalCenter，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou5

3、10006，China)Abstract：Aimedatthecurrentstatusofwaterlevelmonitoringandmeasurementofriver，thewaterlevelmonitoringandmeas—urementsystemofriverwasproposed，utilizingbothZigBeetechnologyandultrasonicwavesmeasurementtechnology．Inthesys—ten，theultrasonicwavesmeasurementmodu

4、leswerecombinedwithwirelesssensornodalpoints．Thesystemhasbroadapplicationprospects，becausethewirelesssensorsfiresmall，easytoexpand，andoflowpowercomsumption．Keywords：ZigBee；ultrasonicwaves；waterlevelmonitoring0引言水位测量一直是水利、水文部门的重要课题，是堤库大坝安全、水利排灌、调度、蓄水、泄洪的主要参数。目前，河流水位监

5、测系统大多采取有线连接的方式，系统耗材多，造价高，功耗大，抗干扰能力低，设计、施工与维护复杂，扩展性能差，布线繁琐。而且有线网络线路容易老化或遭到腐蚀、磨损等，故障发生率和误报率高，不易排查检修。图1气介式超声波水位测量原理采用无线连接的方式可以较大地减少工程量和降低安装1．2ZigBee技术维护成本，同时也有利于远程监控和无人值守，适用于大范围ZigBee是一种低速无线个域网技术(LowRateWirelessPer-的河流水位监测。文中研究探索了一种基于ZigBee无线通信sonalAreaNetwork，LRWPAN)。

6、IEEE802．15．4工作组主要负技术的河流水位监测系统，具有工作稳定、造价低、施工期短、责制定其物理层和MAC层的协议，ZigBee联盟负责高层应用，维护成本低的特点。测试和市场推广等方面的工作。ZigBee技术的优点有：1测量原理和ZigBee技术(1)使用成本低：ZigBee技术具体实现的要求比较低，数据1．1气介式超声波水位测量模块工作原理传输速率为250kbit／s，由于协议简单，8位处理器就可以满足超声波在空气中传播，遇到水面后被反射。通过测量超声其最低需要，从而降低了芯片的成本。ZigBee协议是免专利费波往返

7、于模块与水面之间的时间，根据声速计算出模块到水面的，并且其使用的工作频段为2．4GHz(全球)，868MHz(欧的距离，再用模块安装高程减去所算出的距离即得水位的高洲)，915MHz(美国)，均为免申请频段，无需运营费用。因此，度，如图1所示。计算方法如下J。ZigBee技术的使用成本低，适合大规模普及使用；=(2)网络容量大：一个ZigBee网络最多可有255个ZigBee331．45+0．61T(1)，J=1网络节点，其中只有一个是主设备，其他都是从设备。一个区优(2)域内可以同时存在最多100个ZigBee网络，可支持6

8、万多个节S=一L(3)点。因此，可容纳节点数量大，适合大面积使用；式中：是超声波在空气中的传播速度，m／s；T是气温，qc；t是超(3)节点耗电低；声波往返于模块和水面之间的时间，S；L是模块到水面的距离，(4)双向通信：不但可以从网络节点传出数据，而且可以将m；s是水位的高