[发明专利]基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种供水管道泄漏监测装置，更确切地说，本发明涉及一种基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统。

背景技术

水资源是关系国计民生的一项重要资源，目前全世界范围内对节水工作都非常重视。我国是世界缺水大国之一，节水形势非常严峻，大部分城市供水系统的质量并未随着经济的快速增长而改善，而是老化度和复杂度逐年增长，状况堪忧，据统计数据显示我国大城市每年的水资源的漏失率普遍超过20％，为了减少漏失率，一套可靠的管道泄漏监测装置是十分必要的。

目前无线管道监测装置大多是采用GPRS无线传输通信方式，直接将数据从数据采集节点经由通信基站发回数据中心，它们没有采用无线传感器网络，具有节点功率高、成本高、需要较高的服务费用的缺点，而采用基于ZigBee无线传感器网络的系统监测管道，造价低，用电省，无需使用长距离线缆，可靠性高、服务免费。在检测和定位方法方面一般仅监测压力改变情况或在泄漏发生后采用音波检测法，监测的准确度和定位的精确度都难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了目前供水管道泄漏监测装置造价高、耗电多、需要服务费用、泄漏点定位不准确的问题，提供了一种基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统包括终端节点E、路由器节点R、ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A；

所述的终端节点E包括1号终端节点、2号终端节点、……、N号终端节点；其中：N取大于等于1的自然数。

所述的路由器节点R包括1号路由器节点、2号路由器节点、……、M号路由器节点；其中：M取大于等于0的整数。

终端节点E与1号路由器节点采用无线传输方式连接，1号路由器节点与2号路由器节点采用无线传输方式连接，以此类推，(M-1)号路由器节点与M号路由器节点采用无线传输方式连接；M号路由器节点与ZigBee-GPRS网关G采用无线传输方式连接，ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A采用无线传输方式连接。

技术方案中所述的依次采用无线传输方式连接的1号路由器节点至M号路由器节点的个数为小于等于5。

技术方案中所述的1号终端节点、2号终端节点、……、N号终端节点的结构相同，皆包括供电单元、压力传感器、声波传感器、pH值传感器、压力信号采集单元、声波信号调理单元、pH值信号调理单元、控制和数据处理单元、时间同步单元、ZigBee通信单元与GPS天线。所述的供电单元输出端和控制和数据处理单元、时间同步单元、压力传感器、pH值信号调理单元与声波信号调理单元的输入端电连接。ZigBee通信单元的电容C371、C381的一端分别与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的RF_P脚、RF_N脚电连接；压力传感器的信号线与压力信号采集单元中的精密可变电阻R58的一端电连接；声波传感器的BNC接头与声波传感器调理单元电连接；pH值传感器的BNC接头与pH传感器调理单元电连接；压力信号采集单元的输出端和控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的I/O口19脚即PA3电连接；声波传感器调理单元的输出端即型号为INA128P的放大器芯片U9的6脚与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的I/O口20脚PA4电连接；pH值传感器调理单元的输出端即型号为LM124J的四运算放大器U10A的1脚与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的I/O口21脚即PA5电连接；GPS天线通过SMA接口J4与时间同步单元电连接；时间同步单元的21脚即RXD1、20脚即TXD1依次与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片的17脚即PA1、16脚即PA0电连接。