如何实现水库监测系统无线化？

　　当下自动化生产以及无人值守的智能设备已经不再是技术壁垒，面对生活环境每况愈下，如何全面监测和治理水质环境、空气环境、地质环境的问题亟待完善，本文将以zigbee无线技术提供布线难、远程监控、自动监测、数据定时上传等相关解决方案。

　　水库安全监测系统包括水量监测和大坝安全监测两个部分。系统通过水位、摄像机、雨量、应力等传感设备，采集水库的信息。采集设备通过zigbee将采集信息传送到zigbee网关，网关再将数据打包，通过GPRS/4G将信息传送到服务器端，服务器进行数据的运算处理，实时监测水库的状态。

　　水量监测：水量监测是通过水位计、雨量监测计、工业摄像机进行信息采集。水位监测计监测水位深度，摄像机可以对水面情况进行拍照上传，也可以进行视频监控，雨量监测计监测雨量。在暴雨频繁的季节，对水位和雨量的监测，以及摄像头的辅助监控，可以对水库水位有一个可靠的评估。下图是水量监测系统图。

　　大坝安全监测：大坝是水库安全的核心点，水库的水灾基本是由大坝的崩溃引起的。大坝在水流的冲击侵蚀下，性能会受到影响。大坝的监测项主要有变形、应力、温度、渗流量、扬压力和伸缩缝等，使用相关传感器对大坝进行监测，将数据通过zigbee上传到zigbee网关，并转发到服务器进行数据计算。系统图片如下。

　　在水库安全监测系统中，应用的通信技术主要是zigbee无线局域组网和GPRS/4G广域通信。水库安全监测系统监测点数量多且分散，需要无线智能网络的高效管理和电池供电，需要监测节点的低功耗。Zigbee技术应用于监测节点的优势如下：

• 　　 网络容量终端节点数达到65535个，可支持水库安全监测的众多节点组网;

• 　　 终端节点功耗低至100nA，采用电池供电即可长时间工作，无需有线供电和频繁维护;

• 　　 支持中继功能，在监测节点分布范围很广的情况下，可以采用无线中继功能增加通信距离，减少网关的数量;

• 　　 支持多路远程IO和远程AD，自带的MCU可二次开发，作为采集节点的控制器;

• 　　 网络具备自调整、自修复特性，给数据传输网络带来可靠的保障。

　　ZLG致远电子的zigbee模块主要有两大类，一类是纯粹的串口转zigbee模块，在操作时只需1路串口即可对模块进行操作，模块内部已经集成透传协议，用户无需做任何协议开发，只需操作串口即可实现数据的无线收发。第二类是MCU+zigbee模块的形式，由MCU(M0、M7、ARM9、A7)和zigbee模组组成，MCU上面有众多资源，提供SDK包，支持二次开发。产品图片如下所示。

　　水库监测系统通过zigbee转GPRS/4G网关将数据上传至服务器，致远电子推出IoT-3968L作为局域网转广域网网关。IoT-3968L是一款供物联网行业用户进行二次开发的网关控制器。具有如下特点。

• 　　 采用ARM9内核，预装Linux操作系统，支持二次开发，可在网关里面进行采集数据处理和协议开发;

• 　　 配备双路以太网接口，支持10/100M自适应以太网和双网口交换机功能。可以外接网络摄像机和进行以太网通信;

• 　　 配备485和CAN接口，可外接雨量计等有线通信采集设备;

• 　　 配备两路MiniPCIE接口，一路外接LoRa、ZigBee、WiFi等无线局域网模块，另一路外接3G/4G/GPRS广域网模块，实现局域网和广域网的互通，将数据上传至中心服务器;

• 　　 配备USB、TF卡等存储器接口，可进行数据的本地存储;

• 　　 支持固件远程升级，维护简单。

　　图片如下所示。

　　将zigbee技术和GPRS/4G技术结合起来用于水库监测系统已经是比较成熟的方案，在具体产品的选择方面，可根据实际应用场景进行整体评估。