一種基于ZigBee的拱壩監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于ZigBee的拱壩監(jiān)控系統(tǒng)，屬于水電設備安全監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]人類修建拱壩具有悠久的歷史。早在一、二千年以前，人們就已意識到拱結(jié)構(gòu)有較強的攔蓄水流的能力。近幾十年來，中國修建了許多拱壩，約占全世界已建拱壩總數(shù)的1/4強，2010年8月建成的中國云南小灣水電站，已經(jīng)成為世界上最高的拱壩。隨著壩高的不斷增加，壩體的安全性能就顯得尤為重要。
[0003]申請?zhí)枮?01320121690.7，申請日為2013年3月17日的實用新型提供一種大壩內(nèi)部變形的機器人監(jiān)測系統(tǒng)，包括:埋設于大壩內(nèi)部的并隨大壩內(nèi)部變形而變形的監(jiān)測管道、一行走于該監(jiān)測管道內(nèi)并用于監(jiān)測大壩內(nèi)部變形的測量機器人以及一外部監(jiān)控系統(tǒng)，測量機器人與外部監(jiān)控系統(tǒng)之間配置有信息傳輸通道，其中，所述監(jiān)測管道包括:一內(nèi)部水平傾斜測量專用軌道，其外端與大壩基準點固定并作為垂直沉降位移的測量基準點；以及若干個設置于所述監(jiān)測管道外部的水平位移測點裝置；所述測量機器人搭載有多種測量裝置并受控制地在所述監(jiān)測管道內(nèi)行走和實時檢測所述大壩內(nèi)部變形情況。該實用新型的監(jiān)測系統(tǒng)提供一種直接測量方式，保證監(jiān)測的準確性、實時性，克服間接測量帶來的誤差。
[0004]申請?zhí)枮?01310443377.X，申請日為2013年9月23日的發(fā)明專利申請屬于位移測量技術(shù)領域，涉及的是一種拱壩變形三維位移自動化監(jiān)測方法，其是將拱壩分成η段，測得第I段端點處的三維位移值，且監(jiān)測每段端點相對于上一端點的三維變化量，根據(jù)傳遞原理即可求所有分段端點處的三維位移值。該發(fā)明簡單、可行、便于工程實施且符合實際工程監(jiān)測需要，為拱壩的三維位移自動化監(jiān)測提供了一種有效的手段，解決了原有測量方法只能監(jiān)測一維或二維的缺陷。另外，該方法結(jié)合實際壩體的變形情況，在保證測量有效性和測量精度的前提下，取消了測點平臺部位的轉(zhuǎn)角參數(shù)監(jiān)測，優(yōu)化了測量程序，簡化了測量裝置，提高了測量可靠性且降低了測量成本。
[0005]申請?zhí)枮?01410070397.1，申請日為2014年2月28日的發(fā)明專利申請公開了一種拱壩全變形監(jiān)測方法，其特征在于在拱壩某一斷面的不同高程的廊道或觀測間內(nèi)設置監(jiān)測儀器，所述的監(jiān)測儀器包括垂線監(jiān)測儀和傾斜監(jiān)測儀，并且一一對應設置；通過傾斜監(jiān)測儀器的監(jiān)測成果，計算監(jiān)測點位置上部壩體在垂線尚未安裝期間所對應的變形，以此對拱壩分段的垂線監(jiān)測成果進行修正，從而得到拱壩實際全變形。該發(fā)明成功解決了拱壩實際全變形無法監(jiān)測的問題，且已成功應用于水電工程，取得了良好的效果，實用性強。本發(fā)明改變了我國拱壩安全監(jiān)測設計和監(jiān)測方法，在拱壩中具有廣泛的市場前景和推廣價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出了一種基于ZigBee的拱壩監(jiān)控系統(tǒng)，運用ZigBee無線通訊網(wǎng)絡，對拱壩實現(xiàn)24小時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)變形隱患，且降低了監(jiān)控成本。
[0007]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
一種基于ZigBee的拱壩監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)測終端、協(xié)調(diào)器、路由器、ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點，每個路由器連接有η個ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點，m個路由器通過協(xié)調(diào)器與監(jiān)測終端相連接，η和m為大于I的自然數(shù)；每個ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點等距分布在拱壩上，均包括有ZigBee模塊，所述ZigBee模塊的輸出端通過天線收發(fā)器與天線相連接，所述天線與所處的路由器進行無線通訊；
所述ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點還包括有激光發(fā)射器、監(jiān)測光攔和激光接收器，所述激光發(fā)射器、監(jiān)測光攔和激光接收器分別與ZigBee模塊相連接；
所述的激光發(fā)射器采用可見光半導體激光器，由內(nèi)倒置望遠鏡把激光擴束，獲得發(fā)散角為毫弧度以下的光束；輸出激光光強符合X-Y兩維均是等腰高斯分布；
所述的監(jiān)測光攔由中心通光圓管狀光攔構(gòu)成，通光孔的直徑等于通過待監(jiān)測位置激光束的直徑；監(jiān)測光攔的直徑與長度之比大于I ;
所述激光發(fā)射器的高斯光束光軸和激光接收器的光軸以及監(jiān)測光攔光軸共線設置。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述協(xié)調(diào)器與監(jiān)測終端通過RS232串口相連接。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述ZigBee模塊為CC2530模塊。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述協(xié)調(diào)器采用TI公司的CC2530芯片。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點還包括看門狗電路、蜂鳴器、電池組，所述看門狗電路、蜂鳴器、電池組分別與ZigBee模塊相連接。
[0012]本發(fā)明所述的一種基于ZigBee的拱壩監(jiān)控系統(tǒng)，采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明可利用ZigBee無線通訊網(wǎng)絡監(jiān)測拱壩形變，對拱壩實現(xiàn)24小時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)變形位置，從而及時維護拱壩，避免不必要的安全事故的發(fā)生。
[0013]2、本發(fā)明通過激光發(fā)射器、監(jiān)測光攔和激光接收器檢測拱壩形變，檢測精度高。
[0014]3、本系統(tǒng)功耗低、使用方便、擴展性高，且提高了監(jiān)測的準確性。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細說明。
[0016]一種基于ZigBee的拱壩監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)測終端、協(xié)調(diào)器、路由器、ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點，每個路由器連接有η個ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點，m個路由器通過協(xié)調(diào)器與監(jiān)測終端相連接，η和m為大于I的自然數(shù)；每個ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點等距分布在拱壩上，均包括有ZigBee模塊，所述ZigBee模塊的輸出端通過天線收發(fā)器與天線相連接，所述天線與所處的路由器進行無線通訊；
所述ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點還包括有激光發(fā)射器、監(jiān)測光攔和激光接收器，所述激光發(fā)射器、監(jiān)測光攔和激光接收器分別與ZigBee模塊相連接；
所述的激光發(fā)射器采用可見光半導體激光器，由內(nèi)倒置望遠鏡把激光擴束，獲得發(fā)散角為毫弧度以下的光束；輸出激光光強符合X-Y兩維均是等腰高斯分布；
所述的監(jiān)測光攔由中心通光圓管狀光攔構(gòu)成，通光孔的直徑等于通過待監(jiān)測位置激光束的直徑；監(jiān)測光攔的直徑與長度之比大于I ; 所述激光發(fā)射器的高斯光束光軸和激光接收器的光軸以及監(jiān)測光攔光軸共線設置。
[0017]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述協(xié)調(diào)器與監(jiān)測終端通過RS232串口相連接。
[0018]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述ZigBee模塊為CC2530模塊。
[0019]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述協(xié)調(diào)器采用TI公司的CC2530芯片。
[0020]作為本發(fā)