以WSN为核心的传感网大坝监测系统关键技术

摘要

在这个信息时代，网络技术无处不在。网络不仅存在于人与人之间，同时也可以存在于人与物、物与物之间，传感网技术就可以实现这样一种网络，其应用无处不在，如智能家居、环境监测、无线抄表等，而无线传感器网络技术是其中的核心支撑技术，本文将此技术应用于大坝监测系统来解决传统大坝监测系统布线复杂、维护成本高、实时性差等问题。
　　本文工作主要有以下几个部分：
　　1)分析大坝监测系统的具体要求，设计出以无线传感器网络为核心的传感网大坝监测系统总体解决方案；
　　2)设计了用于大坝监测系统的一次仪表信号接收传输模块和信息处理及通信模块，这两种模块共同构成了大坝监测系统的传感节点，其中一次仪表信号接收传输模块可以采集电压、电流、频率和数字信号，信息处理及通信模块可以接收RS485信号，并进行信号转换，最终将其以无线的方式发送出去，同时针对大坝监测系统应用背景的特殊性，设计了具有高可靠性的RS485电路；
　　3)基于现有的硬件平台，设计了一个用于大坝监测系统的基站，并为这个基站开发了一个小型的BootLoader，同时在Linux系统下实现了Zigbee类型数据的接收和处理；
　　4)设计了用于大坝监测系统的RS485协议，包括数据帧格式、协议框架及工作流程的设计，并给出了软件设计流程图；
　　5)在分析了Zigbee协议中的自带的组网技术之后，介绍了大坝监测系统中使用的最小跳数路由算法和Zigbee协议中的绑定技术，并将两者结合起来用于大坝监测系统，完成了大坝监测系统中各节点之间的组网；
　　6)对于大坝监测系统中使用的最小跳数路由算法，使用omnet++软件对其进行了仿真与验证；
　　7)构建了大坝监测系统软硬件实验测试平台，并对测试结果进行了分析和研究，验证了本课题所设计的传感节点、基站的有效性。
　　本文的研究成果不仅可以用于水库大坝监测，还可以用于建筑物和桥梁、危险源和污染源、设备和装备、仓储等需要对物体状态进行实时监测的场合。