CN105206022A - 基于Zigbee的水位信息采集***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee的水位信息采集***及方法，涉及水位信息采集领域，该***包括计算机、接收终端、至少1个采集终端、至少1台主用水位传感器和至少1台备用水位传感器，计算机与接收终端相连，接收终端与所有的采集终端相连，接收终端通过Zigbee协议与采集终端通信；每个采集终端包括MCU、收发模块和电平转换模块，MCU包括ADC引脚和RS485通信模块，ADC引脚与1台主用水位传感器相连，RS485通信模块通过电平转换模块与1台备用水位传感器相连。本发明减免了GPRS的移动通信费用，能有效降低水位信息采集***的成本，采集水位信息时不存在繁忙拥堵的现象，而且采用两种水位信号采集方式，保证水位信息的实时监控。

Description

基于Zigbee的水位信息采集***及方法
技术领域
本发明涉及水位信息采集领域，具体是涉及一种基于Zigbee的水位信息采集***及方法。
背景技术
水利信息化，就是指充分利用现代化信息技术，深入开发和广泛利用水利信息资源，包括水利信息采集、传输、存储、处理和服务，全面提升水利事业活动效率的历史过程。水位实时测报是水资源管理的基础，是防汛抗旱、水位实时监测，实现水利信息化的必要手段。
现在的水位信息采集***通过传感器检测水位信息，并通过GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线服务技术)模块将水位信息处理、以及协议封装后发送到GPRS无线网络，接入***提供的专用的GPRS网络，将水位信息传送给中心站；同时实时接收中心站命令，完成相应的任务。中心站会根据采集到的数据信息绘制出相应的24小时水位历史曲线、月水位历史曲线等曲线来显示监测结果。
现有的水位信息采集***存在以下不足：
GPRS网络是收费的移动网络，实时监测所产生的流量无疑会产生较高的成本，并且移动网络的GPRS模块成本较高，使信息采集***的正常运行成本较高。
GPRS网络是基于移动通信GSM网络的，当用户量较多时，会影响GPRS网络传输的速率，影响对水位信息的实时监测；即便移动网络速度随着3G、4G的应用有所提升，也难以避免因移动网络的拥堵而造成的影响。
现在的水位信息采集***采用单一的采集方式，当采集出现异常时，难以及时修复，影响水位信息的实时监测。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于Zigbee的水位信息采集***及方法，接收终端与采集终端通过Zigbee协议通信，将水位传感器采集的水位信号上传至计算机，从而实现水位信息的采集，与现有的水位信息采集***相比较，减免了GPRS的移动通信费用，能够有效降低水位信息采集***的成本，采集水位信息时，不存在繁忙拥堵的现象，而且采用两种水位信号采集方式，保证水位信息的实时监控。
本发明提供一种基于Zigbee的水位信息采集***，包括计算机、接收终端、至少1个采集终端、至少1台主用水位传感器和至少1台备用水位传感器，每个采集终端各匹配1台主用水位传感器和1台备用水位传感器，计算机与接收终端相连，接收终端还与所有的采集终端相连，接收终端通过Zigbee协议与采集终端通信；
每个采集终端均包括微控制单元MCU、收发模块和电平转换模块，MCU通过收发模块与接收终端交互；MCU包括模拟数字转换器ADC引脚和RS485通信模块，ADC引脚与1台主用水位传感器相连，RS485通信模块通过电平转换模块与1台备用水位传感器相连；
所述接收终端用于：向收发模块发送主用水位传感器调用指令、或备用水位传感器调用指令；将收发模块发送的数字信号上传至计算机：
所述收发模块用于：将主用水位传感器调用指令或备用水位传感器调用指令发送至采集终端的MCU；将MCU转换形成的数字信号发送至接收终端；
所述MCU用于：收到主用水位传感器调用指令后，调用主用水位传感器采集主用水位信号；收到备用水位传感器调用指令后，调用备用水位传感器采集备用水位信号；将接收的主用水位信号或485电平信号转换成数字信号后，发送至收发模块；
所述主用水位传感器用于：采集主用水位信号，将主用水位信号经ADC引脚发送至MCU；
所述备用水位传感器用于：采集备用水位信号，将备用水位信号发送至采集终端的电平转换模块；
所述电平转换模块用于：将备用水位信号转换成485电平信号后经RS485通信模块发送至MCU；
所述计算机用于：将接收终端发送的数字信号进行加工处理。
在上述技术方案的基础上，所述RS485通信模块包括RS485串口和485接口芯片，RS485串口通过485接口芯片与电平转换模块相连。
在上述技术方案的基础上，所述MCU采用型号为MSP430F5529的单片机。
本发明还提供一种用于上述***的基于Zigbee的水位信息采集方法，包括以下步骤：
S1：初始化接收终端和采集终端，接收终端与需要采集的水位信息对应的采集终端建立链接，转入S2；
S2：接收终端依次判断每个建立链接的采集终端的ADC引脚是否正常，若是，转入S3；否则转入S4；
S3：接收终端向ADC引脚正常的采集终端的收发模块，发送主用水位传感器调用指令，收发模块将主用水位传感器调用指令发送至MCU；MCU调用主用水位传感器采集主用水位信号，主用水位传感器将采集得到的主用水位信号通过ADC引脚发送至MCU，MCU将主用水位信号转换成数字信号后，经收发模块发送至接收终端，转入S5；
S4：接收终端向ADC引脚非正常的采集终端的收发模块，发送备用水位传感器调用指令，收发模块将备用水位传感器调用指令传送至MCU；MCU调用备用水位传感器采集备用水位信号，备用水位传感器将采集得到的备用水位信号发送至电平转换模块；电平转换模块将备用水位信号转换成485电平信号；电平转换模块将485电平信号通过RS485通信模块发送至MCU，MCU将485电平信号转换成数字信号后，经收发模.块发送至接收终端，转入S5；
S5：接收终端将接收的数字信号上传至计算机，计算机对数字信号进行加工处理，结束。
在上述技术方案的基础上，所述RS485通信模块包括RS485串口和485接口芯片，RS485串口通过485接口芯片与电平转换模块相连；S4中所述电平转换模块将485电平信号通过RS485通信模块发送至MCU，具体包括以下步骤：电平转换模块将485电平信号经485接口芯片发送至MCU。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明中接收终端与采集终端通过Zigbee协议通信，将水位传感器采集的水位信号上传至计算机，从而实现水位信息的采集，与现有的水位信息采集***相比较，减免了GPRS的移动通信费用，能够有效降低水位信息采集***的成本，采集水位信息时，不存在繁忙拥堵的现象。
(2)本发明中采用两种水位信号采集方式，当采集终端的ADC引脚异常时，可以通过RS485串口实现水位信号的采集，从而保证水位信息的实时监控。
附图说明
图1是本发明实施例中基于Zigbee的水位信息采集***的结构框图。
图2是本发明实施例中基于Zigbee的水位信息采集方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于Zigbee的水位信息采集***，包括计算机、接收终端、至少1个采集终端、至少1台主用水位传感器和至少1台备用水位传感器，每个采集终端各匹配1台主用水位传感器和1台备用水位传感器，计算机与接收终端相连，接收终端还与所有的采集终端相连，接收终端通过Zigbee协议与采集终端通信。
每个采集终端均包括MCU(MicroControlUnit，微控制单元)、收发模块和电平转换模块，MCU通过收发模块与接收终端交互；MCU包括ADC(Analog-to-digitalconverter，模拟数字转换器)引脚和RS485通信模块，ADC引脚与1台主用水位传感器相连，RS485通信模块通过电平转换模块与1台备用水位传感器相连。
接收终端用于：向收发模块发送主用水位传感器调用指令、或备用水位传感器调用指令；将收发模块发送的数字信号上传至计算机。
收发模块用于：将主用水位传感器调用指令或备用水位传感器调用指令发送至采集终端的MCU；将MCU转换形成的数字信号发送至接收终端。
MCU用于：收到主用水位传感器调用指令后，调用主用水位传感器采集主用水位信号；收到备用水位传感器调用指令后，调用备用水位传感器采集备用水位信号；将接收的主用水位信号或485电平信号转换成数字信号后，发送至收发模块。
主用水位传感器用于：采集主用水位信号，将主用水位信号经ADC引脚发送至MCU。
备用水位传感器用于：采集备用水位信号，将备用水位信号发送至采集终端的电平转换模块。
电平转换模块用于：将备用水位信号转换成485电平信号后经RS485通信模块发送至MCU。
计算机用于：将接收终端发送的数字信号进行加工处理。
本实施例中RS485通信模块包括RS485串口和485接口芯片，RS485串口通过485接口芯片与电平转换模块相连。MCU采用型号为MSP430F5529的单片机。
参见图2所示，发明实施例还提供一种用于上述***的基于Zigbee的水位信息采集方法，包括以下步骤：
S1：初始化接收终端和采集终端，接收终端与需要采集的水位信息对应的采集终端建立链接，转入S2。
S2：接收终端依次判断每个建立链接的采集终端的ADC引脚是否正常，若是，转入S3；否则转入S4。
S3：接收终端向ADC引脚正常的采集终端的收发模块，发送主用水位传感器调用指令，收发模块将主用水位传感器调用指令发送至MCU；MCU调用主用水位传感器采集主用水位信号，主用水位传感器将采集得到的主用水位信号通过ADC引脚发送至MCU，MCU将主用水位信号转换成数字信号后，经收发模块发送至接收终端，转入S5。
S4：接收终端向ADC引脚非正常的采集终端的收发模块，发送备用水位传感器调用指令，收发模块将备用水位传感器调用指令传送至MCU；MCU调用备用水位传感器采集备用水位信号，备用水位传感器将采集得到的备用水位信号发送至电平转换模块；电平转换模块将备用水位信号转换成485电平信号；电平转换模块将485电平信号通过RS485通信模块发送至MCU，MCU将485电平信号转换成数字信号后，经收发模块发送至接收终端，转入S5。
S4中电平转换模块将485电平信号通过RS485通信模块发送至MCU，具体包括以下步骤：电平转换模块将485电平信号经485接口芯片发送至MCU。
S5：接收终端将接收的数字信号上传至计算机，计算机对数字信号进行加工处理，结束。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种基于Zigbee的水位信息采集***，其特征在于：包括计算机、接收终端、至少1个采集终端、至少1台主用水位传感器和至少1台备用水位传感器，每个采集终端各匹配1台主用水位传感器和1台备用水位传感器，计算机与接收终端相连，接收终端还与所有的采集终端相连，接收终端通过Zigbee协议与采集终端通信；
每个采集终端均包括微控制单元MCU、收发模块和电平转换模块，MCU通过收发模块与接收终端交互；MCU包括模拟数字转换器ADC引脚和RS485通信模块，ADC引脚与1台主用水位传感器相连，RS485通信模块通过电平转换模块与1台备用水位传感器相连；
所述接收终端用于：向收发模块发送主用水位传感器调用指令、或备用水位传感器调用指令；将收发模块发送的数字信号上传至计算机：
所述收发模块用于：将主用水位传感器调用指令或备用水位传感器调用指令发送至采集终端的MCU；将MCU转换形成的数字信号发送至接收终端；
所述MCU用于：收到主用水位传感器调用指令后，调用主用水位传感器采集主用水位信号；收到备用水位传感器调用指令后，调用备用水位传感器采集备用水位信号；将接收的主用水位信号或485电平信号转换成数字信号后，发送至收发模块；
所述主用水位传感器用于：采集主用水位信号，将主用水位信号经ADC引脚发送至MCU；
所述备用水位传感器用于：采集备用水位信号，将备用水位信号发送至采集终端的电平转换模块；
所述电平转换模块用于：将备用水位信号转换成485电平信号后经RS485通信模块发送至MCU；
所述计算机用于：将接收终端发送的数字信号进行加工处理。
2.如权利要求1所述的基于Zigbee的水位信息采集***，其特征在于：所述RS485通信模块包括RS485串口和485接口芯片，RS485串口通过485接口芯片与电平转换模块相连。
3.如权利要求1所述的基于Zigbee的水位信息采集***，其特征在于：所述MCU采用型号为MSP430F5529的单片机。
4.一种用于权利要求1所述***的基于Zigbee的水位信息采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：初始化接收终端和采集终端，接收终端与需要采集的水位信息对应的采集终端建立链接，转入S2；
S2：接收终端依次判断每个建立链接的采集终端的ADC引脚是否正常，若是，转入S3；否则转入S4；
S3：接收终端向ADC引脚正常的采集终端的收发模块，发送主用水位传感器调用指令，收发模块将主用水位传感器调用指令发送至MCU；MCU调用主用水位传感器采集主用水位信号，主用水位传感器将采集得到的主用水位信号通过ADC引脚发送至MCU，MCU将主用水位信号转换成数字信号后，经收发模块发送至接收终端，转入S5；
S4：接收终端向ADC引脚非正常的采集终端的收发模块，发送备用水位传感器调用指令，收发模块将备用水位传感器调用指令传送至MCU；MCU调用备用水位传感器采集备用水位信号，备用水位传感器将采集得到的备用水位信号发送至电平转换模块；电平转换模块将备用水位信号转换成485电平信号；电平转换模块将485电平信号通过RS485通信模块发送至MCU，MCU将485电平信号转换成数字信号后，经收发模.块发送至接收终端，转入S5；
S5：接收终端将接收的数字信号上传至计算机，计算机对数字信号进行加工处理，结束。
5.如权利要求4所述的基于Zigbee的水位信息采集方法，其特征在于：所述RS485通信模块包括RS485串口和485接口芯片，RS485串口通过485接口芯片与电平转换模块相连；S4中所述电平转换模块将485电平信号通过RS485通信模块发送至MCU，具体包括以下步骤：电平转换模块将485电平信号经485接口芯片发送至MCU。
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