如何實現(xiàn)水庫監(jiān)測系統(tǒng)無線化？

　　當下自動化生產(chǎn)以及無人值守的智能設(shè)備已經(jīng)不再是技術(shù)壁壘，面對生活環(huán)境每況愈下，如何全面監(jiān)測和治理水質(zhì)環(huán)境、空氣環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境的問題亟待完善，本文將以zigbee無線技術(shù)提供布線難、遠程監(jiān)控、自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)定時上傳等相關(guān)解決方案。

　　水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)包括水量監(jiān)測和大壩安全監(jiān)測兩個部分。系統(tǒng)通過水位、攝像機、雨量、應(yīng)力等傳感設(shè)備，采集水庫的信息。采集設(shè)備通過zigbee將采集信息傳送到zigbee網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)打包，通過GPRS/4G將信息傳送到服務(wù)器端，服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的運算處理，實時監(jiān)測水庫的狀態(tài)。

　　水量監(jiān)測：水量監(jiān)測是通過水位計、雨量監(jiān)測計、工業(yè)攝像機進行信息采集。水位監(jiān)測計監(jiān)測水位深度，攝像機可以對水面情況進行拍照上傳，也可以進行視頻監(jiān)控，雨量監(jiān)測計監(jiān)測雨量。在暴雨頻繁的季節(jié)，對水位和雨量的監(jiān)測，以及攝像頭的輔助監(jiān)控，可以對水庫水位有一個可靠的評估。下圖是水量監(jiān)測系統(tǒng)圖。

　　大壩安全監(jiān)測：大壩是水庫安全的核心點，水庫的水災(zāi)基本是由大壩的崩潰引起的。大壩在水流的沖擊侵蝕下，性能會受到影響。大壩的監(jiān)測項主要有變形、應(yīng)力、溫度、滲流量、揚壓力和伸縮縫等，使用相關(guān)傳感器對大壩進行監(jiān)測，將數(shù)據(jù)通過zigbee上傳到zigbee網(wǎng)關(guān)，并轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器進行數(shù)據(jù)計算。系統(tǒng)圖片如下。

　　在水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)中，應(yīng)用的通信技術(shù)主要是zigbee無線局域組網(wǎng)和GPRS/4G廣域通信。水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測點數(shù)量多且分散，需要無線智能網(wǎng)絡(luò)的高效管理和電池供電，需要監(jiān)測節(jié)點的低功耗。Zigbee技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測節(jié)點的優(yōu)勢如下：

• 　　 網(wǎng)絡(luò)容量終端節(jié)點數(shù)達到65535個，可支持水庫安全監(jiān)測的眾多節(jié)點組網(wǎng);

• 　　 終端節(jié)點功耗低至100nA，采用電池供電即可長時間工作，無需有線供電和頻繁維護;

• 　　 支持中繼功能，在監(jiān)測節(jié)點分布范圍很廣的情況下，可以采用無線中繼功能增加通信距離，減少網(wǎng)關(guān)的數(shù)量;

• 　　 支持多路遠程IO和遠程AD，自帶的MCU可二次開發(fā)，作為采集節(jié)點的控制器;

• 　　 網(wǎng)絡(luò)具備自調(diào)整、自修復特性，給數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來可靠的保障。

　　ZLG致遠電子的zigbee模塊主要有兩大類，一類是純粹的串口轉(zhuǎn)zigbee模塊，在操作時只需1路串口即可對模塊進行操作，模塊內(nèi)部已經(jīng)集成透傳協(xié)議，用戶無需做任何協(xié)議開發(fā)，只需操作串口即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。第二類是MCU+zigbee模塊的形式，由MCU(M0、M7、ARM9、A7)和zigbee模組組成，MCU上面有眾多資源，提供SDK包，支持二次開發(fā)。產(chǎn)品圖片如下所示。

　　水庫監(jiān)測系統(tǒng)通過zigbee轉(zhuǎn)GPRS/4G網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，致遠電子推出IoT-3968L作為局域網(wǎng)轉(zhuǎn)廣域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。IoT-3968L是一款供物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶進行二次開發(fā)的網(wǎng)關(guān)控制器。具有如下特點。

• 　　 采用ARM9內(nèi)核，預裝Linux操作系統(tǒng)，支持二次開發(fā)，可在網(wǎng)關(guān)里面進行采集數(shù)據(jù)處理和協(xié)議開發(fā);

• 　　 配備雙路以太網(wǎng)接口，支持10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)和雙網(wǎng)口交換機功能?？梢酝饨泳W(wǎng)絡(luò)攝像機和進行以太網(wǎng)通信;

• 　　 配備485和CAN接口，可外接雨量計等有線通信采集設(shè)備;

• 　　 配備兩路MiniPCIE接口，一路外接LoRa、ZigBee、WiFi等無線局域網(wǎng)模塊，另一路外接3G/4G/GPRS廣域網(wǎng)模塊，實現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互通，將數(shù)據(jù)上傳至中心服務(wù)器;

• 　　 配備USB、TF卡等存儲器接口，可進行數(shù)據(jù)的本地存儲;

• 　　 支持固件遠程升級，維護簡單。

　　圖片如下所示。

　　將zigbee技術(shù)和GPRS/4G技術(shù)結(jié)合起來用于水庫監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的方案，在具體產(chǎn)品的選擇方面，可根據(jù)實際應(yīng)用場景進行整體評估。