如何實(shí)現水庫監測系統無(wú)線(xiàn)化？

　　當下自動(dòng)化生產(chǎn)以及無(wú)人值守的智能設備已經(jīng)不再是技術(shù)壁壘，面對生活環(huán)境每況愈下，如何全面監測和治理水質(zhì)環(huán)境、空氣環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境的問(wèn)題亟待完善，本文將以zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)提供布線(xiàn)難、遠程監控、自動(dòng)監測、數據定時(shí)上傳等相關(guān)解決方案。

　　水庫安全監測系統包括水量監測和大壩安全監測兩個(gè)部分。系統通過(guò)水位、攝像機、雨量、應力等傳感設備，采集水庫的信息。采集設備通過(guò)zigbee將采集信息傳送到zigbee網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再將數據打包，通過(guò)GPRS/4G將信息傳送到服務(wù)器端，服務(wù)器進(jìn)行數據的運算處理，實(shí)時(shí)監測水庫的狀態(tài)。

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

　　大壩安全監測：大壩是水庫安全的核心點(diǎn)，水庫的水災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(huì )受到影響。大壩的監測項主要有變形、應力、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(jìn)行監測，將數據通過(guò)zigbee上傳到zigbee網(wǎng)關(guān)，并轉發(fā)到服務(wù)器進(jìn)行數據計算。系統圖片如下。

　　在水庫安全監測系統中，應用的通信技術(shù)主要是zigbee無(wú)線(xiàn)局域組網(wǎng)和GPRS/4G廣域通信。水庫安全監測系統監測點(diǎn)數量多且分散，需要無(wú)線(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò )的高效管理和電池供電，需要監測節點(diǎn)的低功耗。Zigbee技術(shù)應用于監測節點(diǎn)的優(yōu)勢如下：

• 　　 網(wǎng)絡(luò )容量終端節點(diǎn)數達到65535個(gè)，可支持水庫安全監測的眾多節點(diǎn)組網(wǎng);

• 　　 終端節點(diǎn)功耗低至100nA，采用電池供電即可長(cháng)時(shí)間工作，無(wú)需有線(xiàn)供電和頻繁維護;

• 　　 支持中繼功能，在監測節點(diǎn)分布范圍很廣的情況下，可以采用無(wú)線(xiàn)中繼功能增加通信距離，減少網(wǎng)關(guān)的數量;

• 　　 支持多路遠程IO和遠程AD，自帶的MCU可二次開(kāi)發(fā)，作為采集節點(diǎn)的控制器;

• 　　 網(wǎng)絡(luò )具備自調整、自修復特性，給數據傳輸網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)可靠的保障。

　　ZLG致遠電子的zigbee模塊主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是純粹的串口轉zigbee模塊，在操作時(shí)只需1路串口即可對模塊進(jìn)行操作，模塊內部已經(jīng)集成透傳協(xié)議，用戶(hù)無(wú)需做任何協(xié)議開(kāi)發(fā)，只需操作串口即可實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)收發(fā)。第二類(lèi)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(kāi)發(fā)。產(chǎn)品圖片如下所示。

　　水庫監測系統通過(guò)zigbee轉GPRS/4G網(wǎng)關(guān)將數據上傳至服務(wù)器，致遠電子推出IoT-3968L作為局域網(wǎng)轉廣域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。IoT-3968L是一款供物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的網(wǎng)關(guān)控制器。具有如下特點(diǎn)。

• 　　 采用ARM9內核，預裝Linux操作系統，支持二次開(kāi)發(fā)，可在網(wǎng)關(guān)里面進(jìn)行采集數據處理和協(xié)議開(kāi)發(fā);

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

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

• 　　 配備兩路MiniPCIE接口，一路外接LoRa、ZigBee、WiFi等無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)模塊，另一路外接3G/4G/GPRS廣域網(wǎng)模塊，實(shí)現局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互通，將數據上傳至中心服務(wù)器;

• 　　 配備USB、TF卡等存儲器接口，可進(jìn)行數據的本地存儲;

• 　　 支持固件遠程升級，維護簡(jiǎn)單。

　　圖片如下所示。

　　將zigbee技術(shù)和GPRS/4G技術(shù)結合起來(lái)用于水庫監測系統已經(jīng)是比較成熟的方案，在具體產(chǎn)品的選擇方面，可根據實(shí)際應用場(chǎng)景進(jìn)行整體評估。