[實用新型]基于無線傳感器網絡的多取水口加權取水系統

有效

• 申請號: 201420734288.0
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN204330412U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 杜曉通;王偉;張煥水
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14;G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本實用新型涉及一種基于無線傳感器網絡的多取水口加權取水系統。

技術背景

無線傳感器網絡，Wireless?Sensor?Networks，簡稱為WSN，是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。傳感器技術、微機電系統、現代網絡和無線通信等技術的進步，推動了現代無線傳感器網絡的產生和發展。無線傳感器網絡擴展了人們信息獲取能力，將客觀世界的物理信息同傳輸網絡連接在一起，在下一代網絡中將為人們提供最直接、最有效、最真實的信息。無線傳感器網絡能夠獲取客觀物理信息，具有十分廣闊的應用前景，能應用于軍事國防、工農業控制、城市管理、生物醫療、環境檢測、搶險救災、危險區域遠程控制等領域。已經引起了許多國家學術界和工業界的高度重視，被認為是對21世紀產生巨大影響力的技術之一。

無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素。

水質監測是監視和測定水體中污染物的種類、各類污染物的濃度及變化趨勢，評價水質狀況的過程。此外，有時需進行流速和流量的測定。隨著我國現代化的發展，淡水資源越來越緊缺，這使得我國資源性缺水問題日益嚴重，水污染問題又造成我國存在著水質性缺水，為了及時有效的了解掌握水質情況，我國自20世紀70年代起，逐步發展了水質在線監測裝置，并在實踐中建立了相應的水質自動監測站。

取水階段作為整個在線監測系統的第一環節，已經成為整個監測系統檢測精度是否達標的關鍵。目前，水質自動監測站采用的在線監測系統的取水系統對某一水域使用單一的取水口進行取水，當水流速度較慢或斷面流量較少時，無法快速準確的得知水質及水位變化情況。在某些情況下，當某一水域的水不再流通或水位較低還存在取水困難的問題，很難在第一時間被發覺，這些問題都將嚴重影響當地水質監測的整體精度，并且在一定程度上造成不必要的經濟損失。此外，?現有的終端設備不能根據水質的變化狀況動態休眠，比如，某取水口設備出現故障時，不能及時關停設備，造成運行能耗較大。因此開發一種便捷，高效、節能的取水方法便顯得猶為重要。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服水質監測系統中取水階段存在的缺陷而提供的一種基于無線傳感器網絡的多取水口加權取水系統，該系統利用無線傳感器技術實時獲取各取水口微環境的水位及流量信息，從而計算出各取水口的取水配比。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于無線傳感器網絡的多取水口加權取水系統，該系統包括協調器、自吸泵、若干無線傳感器節點和比例閥；所述無線傳感器節點位于取水口處；所述比例閥位于取水口與自吸泵之間的取水管道內；所述自吸泵受協調器控制其開啟狀態；

所述協調器與各取水處口的無線傳感器節點之間進行一對多通信；

各無線傳感器節點通過其上連接的傳感器模塊采集各個取水口的水流、水位信息和比例閥開閉角度信息；同時各無線傳感器節點將各個取水口的水流、水位信息和比例閥開閉角度信息發送至協調器；

協調器對接收的各個取水口的水流、水位信息和比例閥開閉角度信息一并處理，計算得出各個取水口的加權水位高度，并將各個取水口處加權高度信息反饋至各無線傳感器節點，進而調整比例閥開閉角度；調整完畢后，協調器接收到調整成功命令后開啟自吸泵進行取水；取水完畢后，協調器發送命令關閉自吸泵，并向各無線傳感器節點發送關閉比例閥命令。

該系統還包括服務器PC機，所述服務器PC機通過RS232與協調器進行一對一通信。

所述無線傳感器節點，包括微控制器模塊、傳感器模塊、射頻模塊和電源模塊，所述微控制器與射頻模塊通過SPI通信接口互相通信；所述微控制器還設有編程接口，電源模塊為供電模塊。

所述取水口無線傳傳感器節點采用電池供電。

所述各個無線傳感器節點與協調器之間的拓撲結構采用星型網絡拓撲模式，用來構建自組無線傳感器網絡。

所述構建的自組無線傳感器網絡的協議棧遵循IEEE802.15.4標準，網絡層的協議格式符合Zigbee標準。

基于無線傳感器網絡的多取水口加權取水系統的取水方法，該方法的步驟包括：

步驟1：在同一水域不同位置設置若干個取水口，在各個取水口處設有無線傳感器節點，同時采集各取水口處的水流、水位信息和比例閥開閉角度信息；