CN105046926A - 基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统 - Google Patents

基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统 Download PDF

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CN105046926A CN201510556726.8A CN201510556726A CN105046926A CN 105046926 A CN105046926 A CN 105046926A CN 201510556726 A CN201510556726 A CN 201510556726A CN 105046926 A CN105046926 A CN 105046926A
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杨晓萍
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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，为克服供水管道泄漏监测装置造价高、耗电多、泄漏点定位不准确的问题，其包括终端节点E、路由器节点R、ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A；所述的终端节点E包括1号终端节点、2号终端节点、……、N号终端节点；路由器节点R包括1号路由器节点、2号路由器节点、……、M号路由器节点；终端节点E与1号路由器节点为无线连接，1号路由器节点与2号路由器节点为无线连接，以此类推，(M-1)号路由器节点与M号路由器节点为无线连接；M号路由器节点与ZigBee-GPRS网关G为无线连接，ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A为无线连接。

Description

基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统
技术领域
本发明涉及一种供水管道泄漏监测装置，更确切地说，本发明涉及一种基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统。
背景技术
水资源是关系国计民生的一项重要资源，目前全世界范围内对节水工作都非常重视。我国是世界缺水大国之一，节水形势非常严峻，大部分城市供水系统的质量并未随着经济的快速增长而改善，而是老化度和复杂度逐年增长，状况堪忧，据统计数据显示我国大城市每年的水资源的漏失率普遍超过20％，为了减少漏失率，一套可靠的管道泄漏监测装置是十分必要的。
目前无线管道监测装置大多是采用GPRS无线传输通信方式，直接将数据从数据采集节点经由通信基站发回数据中心，它们没有采用无线传感器网络，具有节点功率高、成本高、需要较高的服务费用的缺点，而采用基于ZigBee无线传感器网络的系统监测管道，造价低，用电省，无需使用长距离线缆，可靠性高、服务免费。在检测和定位方法方面一般仅监测压力改变情况或在泄漏发生后采用音波检测法，监测的准确度和定位的精确度都难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了目前供水管道泄漏监测装置造价高、耗电多、需要服务费用、泄漏点定位不准确的问题，提供了一种基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统和方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统包括终端节点E、路由器节点R、ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A；
所述的终端节点E包括1号终端节点、2号终端节点、……、N号终端节点；其中：N取大于等于1的自然数。
所述的路由器节点R包括1号路由器节点、2号路由器节点、……、M号路由器节点；其中：M取大于等于0的整数。
终端节点E与1号路由器节点采用无线传输方式连接，1号路由器节点与2号路由器节点采用无线传输方式连接，以此类推，(M-1)号路由器节点与M号路由器节点采用无线传输方式连接；M号路由器节点与ZigBee-GPRS网关G采用无线传输方式连接，ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A采用无线传输方式连接。
技术方案中所述的依次采用无线传输方式连接的1号路由器节点至M号路由器节点的个数为小于等于5。
技术方案中所述的1号终端节点、2号终端节点、……、N号终端节点的结构相同，皆包括供电单元、压力传感器、声波传感器、pH值传感器、压力信号采集单元、声波信号调理单元、pH值信号调理单元、控制和数据处理单元、时间同步单元、ZigBee通信单元与GPS天线。所述的供电单元输出端和控制和数据处理单元、时间同步单元、压力传感器、pH值信号调理单元与声波信号调理单元的输入端电连接。ZigBee通信单元的电容C371、C381的一端分别与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的RF_P脚、RF_N脚电连接；压力传感器的信号线与压力信号采集单元中的精密可变电阻R58的一端电连接；声波传感器的BNC接头与声波传感器调理单元电连接；pH值传感器的BNC接头与pH传感器调理单元电连接；压力信号采集单元的输出端和控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的I/O口19脚即PA3电连接；声波传感器调理单元的输出端即型号为INA128P的放大器芯片U9的6脚与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的I/O口20脚PA4电连接；pH值传感器调理单元的输出端即型号为LM124J的四运算放大器U10A的1脚与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的I/O口21脚即PA5电连接；GPS天线通过SMA接口J4与时间同步单元电连接；时间同步单元的21脚即RXD1、20脚即TXD1依次与控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片的17脚即PA1、16脚即PA0电连接。
技术方案中所述的供电单元输出端和控制和数据处理单元、时间同步单元、压力传感器、pH值信号调理单元与声波信号调理单元的输入端电连接是指：所述的供电单元由5V转3.3V电路、5V转12V升压电路、5V转-12V电路与5V转+-15V电路组成。供电单元中5V转3.3V电路中的型号为AMS1117的芯片U1的输出端即2脚和控制和数据处理单元中型号为CC2538的芯片U的10脚、15脚、24脚、32脚、55脚、33脚、36脚、39脚、40脚、41脚与43脚电连接，5V转3.3V电路中的型号为AMS1117的芯片U1的输出端即2脚和时间同步单元中型号为UK1612U7M3L的GPS模块U10的23脚电连接；供电单元中5V转12V电路的输出端即肖特基二极管D5的负端与pH值信号调理单元中型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1的7脚电连接；供电单元中5V转12V电路的输出端与压力传感器的电源端电连接；供电单元中5V转-12V电路输出端即肖特基二极管D6的负端与pH值信号调理单元中型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的4脚电连接；供电单元中5V转+-15V电路中+15V的输出端即型号为TPS61080的芯片U13的9脚和声波信号调理单元的型号为OP37GS的运算放大器芯片U6的7脚、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7的7脚、型号为INA128P的放大器芯片U8的7脚与型号为INA128P的放大器芯片U9的7脚电连接；-15V的输出端即肖特基二极管D8的正端和声波信号调理电路的型号为OP37GS的运算放大器芯片U6的4脚、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7的4脚、型号为INA128P的放大器芯片U8的4脚与型号为INA128P的放大器芯片U9的4脚电连接，-15V的输出端即肖特基二极管D8的正端和pH值信号调理单元中型号为LM124J的四运算放大器U10A的4脚电连接。
技术方案中所述的1号路由器节点、2号路由器节点、……与M号路由器节点的结构相同，路由器节点R的结构和终端节点E的结构相同，路由器节点R包括供电单元、压力传感器、声波传感器、pH值传感器、压力信号采集单元、声波信号调理单元、pH值信号调理单元、控制和数据处理单元、时间同步单元、ZigBee通信单元与GPS天线，且路由器节点R中每个单元的电路依次与终端节点E中相对应的单元的电路相同。
技术方案中所述数据处理中心A包括数据处理与预警单元、数据存储单元、GPRS通信单元、控制中心与响应中心。所述的数据处理与预警单元、数据存储单元、GPRS通信单元、控制中心与响应中心都是独立的服务器或电脑，更确切地说：数据处理及预警单元是一台联接互联网的数据处理及预警单元电脑，数据存储单元是一台联接互联网的数据存储单元服务器，GPRS通信单元的串口RS232通过串口连接线与数据存储单元的串口连接，控制中心是一台联接互联网的控制中心电脑，响应中心是一台联接互联网的响应中心电脑，数据处理与预警单元、数据存储单元、控制中心与响应中心之间采用互联网连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.价格低廉
本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统采用基于ZigBee无线传感器网络技术的节点为主要器件，无需采用线缆，大大降低了系统的价格。
2.便于大规模部署
本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统采用无线传感器网络技术，每个节点的体积都比较小，价格低廉，耗电量小，可以沿着供水管道大规模部署。
3.可靠性高
本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统采用ZigBee技术，路由器节点负责路由的发现和维护，它们能够自愈ZigBee网络，为断开的网络链接寻找新的路径，基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统的整体可靠性高。
4.定位精确度高
本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统综合采用负压波法和声波检测法，既能及时对泄漏发生进行预警，又能够准确定位泄漏点的位置。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统的结构原理示意框图；
图2为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点安装位置的示意图；
图3为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的结构原理框图；
图4为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中数据处理中心的结构原理框图；
图5-1为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的供电单元中的5V转3.3V电路的结构原理图；
图5-2为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的供电单元中的5V转12V升压电路的结构原理图；
图5-3为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的供电单元中的5V转-12V电路的结构原理图；
图5-4为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的供电单元中的5V转+-15V电路的结构原理图；
图6-1为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的控制和数据处理单元的电源调节部分电路结构原理图；
图6-2为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的控制和数据处理单元、ZigBee通信单元的电路结构原理图；
图7为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的压力信号采集单元的电路结构原理图；
图8为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的声波信号调理单元的电路结构原理图；
图9为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的pH值信号调理单元的电路结构原理图；
图10为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点的时间同步单元的电路结构原理图；
图11为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中ZigBee-GPRS网关的SIM900A单元的电路结构原理图；
图12为本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中数据处理中心的GPRS通信单元的串口电路结构原理图；
图13为采用本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统监测与泄漏定位步骤的流程框图；
图中：R.路由器节点，R-1.1号路由器节点，……，R-M.M号路由器节点，G.ZigBee-GPRS网关，E.终端节点，E-1.1号终端节点，……，E-N.N号终端节点，E01.供电单元，E02.压力传感器，E03.声波传感器，E04.pH值传感器，E05.压力信号采集单元，E06.声波信号调理单元，E07.pH值信号调理单元，E08.控制和数据处理单元，E09.时间同步单元，E10.ZigBee通信单元，E11.GPS天线，A01.数据处理及预警单元，A02.数据存储单元，A03.GPRS通信单元，A04.控制中心，A05.响应中心；其中：M为大于等于0的整数；N为大于等于1的自然数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的管道监测系统，解决了一般监测方案中需要线缆传输电能和数据，造价高、耗电多、无法大规模部署、需要服务费用、报警不及时、泄漏点定位不准确等问题。下面结合附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。
参阅图1，本发明所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统包括终端节点E(包括1号终端节点E-1、2号终端节点E-2、……、N号终端节点E-N)、路由器节点R(包括1号路由器节点R-1、2号路由器节点R-2、……、M号路由器节点R-M)、ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A；其中：N为大于等于1的自然数,M为大于等于0的整数。
参阅图2，所述的终端节点E是一种利用ZigBee技术的多功能、低成本、低功耗无线传感器网络节点。终端节点E安装于维修或安装阀门的管道井内，悬挂于管道井内部的管壁上，终端节点E的压力传感器E02、声波传感器E03、pH值传感器E04安装在管道的特制阀门上，使压力传感器E02、声波传感器E03、pH值传感器E04的传感器探头部分位于管道内部，采集管道内部信号，反映管道泄漏情况，传感器探头以上的部分都位于管道外部，压力传感器E02、声波传感器E03、pH值传感器E04与终端节点E的主体之间采用线缆连接。GPS天线E11置于管道井顶部，方便接收信号。
参阅图3，所述的终端节点E包括1号终端节点E-1、2号终端节点E-2、……与N号终端节点E-N；1号终端节点E-1、2号终端节点E-2、……与N号终端节点E-N结构相同，皆包括供电单元E01、压力传感器E02、声波传感器E03、pH值传感器E04、压力信号采集单元E05、声波信号调理单元E06、pH值信号调理单元E07、控制和数据处理单元E08、时间同步单元E09、ZigBee通信单元E10与GPS天线E11。其中压力传感器E02、声波传感器E03、pH值传感器E04、GPS天线E11为独立个体，与终端节点E主体采用线缆连接，其余的供电单元E01、压力信号采集单元E05、声波信号调理单元E06、pH值信号调理单元E07、控制和数据处理单元E08、时间同步单元E09、ZigBee通信单元E10都在一个电路板上。
供电单元E01为压力传感器E02、压力信号采集单元E05、声波信号调理单元E06、pH值信号调理单元E07、控制和数据处理单元E08、时间同步单元E09与ZigBee通信单元E10供电。
参阅图5-1至图5-4，所述的供电单元E01由5V转3.3V电路、5V转12V升压电路、5V转-12V电路与5V转+-15V电路组成。5V电压由在厦门值丰电子有限公司采购的5V2Ah锂聚合物电池提供。
参阅图5-1，所述的5V转3.3V电路由型号为AMS1117的稳压器芯片U1、47uF电容C1、47uF电容C2组成。
所述的5V转3.3V电路的输入端为型号为AMS1117的稳压器芯片U1的输入端3脚，输入端3脚和5V端与电容C1的一端电连接，电容C1的另一端和型号为AMS1117的稳压器芯片U1的1脚与地端GND电连接；输出为型号为AMS1117的稳压器芯片U1的输出端2脚，输出端2脚即为输出3.3V端，输出端2脚和电容C2的一端电连接，电容C2的另一端与型号为AMS1117的稳压器芯片U1的1脚电连接。
5V转3.3V电路为控制和数据处理单元E08、时间同步单元E09、ZigBee通信单元E10供电，它的输出端(型号为AMS1117的稳压器芯片U1的输出端2脚)通过电感FL2连接(参阅图6-1、6-2)控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的10号脚、15号脚、24号脚、32号脚、55号脚、33号脚、36号脚、39号脚、40号脚、41号脚、43号脚，参阅图10，通过电感L1连接时间同步单元E09中型号为VL1612U7M3L的模块的23号脚，……。
参阅图5-2，所述的5V转12V升压电路由型号为TPS61170的升压器芯片U11、4.7uF电容C44、680pF电容C45、4.7uF电容C46、10uH电感L3、10kW电阻R50、87.6kW电阻R51与10kW电阻R52组成。
所述的5V转12V电路的输入端为经由电感L3与型号为TPS61170的升压器芯片U11的6脚连接的一端，输入端和电容C46的一端与型号为TPS61170的升压器芯片U11的4脚电连接，电容C46的另一端与地端GND电连接；输出端为肖特基二极管D5的负端，肖特基二极管D5的正端与输入端即5V端电连接；肖特基二极管D5的负端和电容C44的一端与电阻R51的一端电连接，电容C44的另一端接地GND，电阻R51的另一端和电阻R50的一端与型号为TPS61170的升压器芯片U11的1脚电连接，电阻R50的另一端接地GND，型号为TPS61170的升压器芯片U11的2脚依次通过电阻R52与电容C45接地GND。
5V转12V电路为pH值信号调理单元E07、压力传感器E02提供电源，它的输出端(肖特基二极管D5的负端)分别接入pH值信号调理单元E07中CA3149芯片的7脚与压力传感器E02的电源端。
参阅图5-3，所述的5V转-12V电路由型号为MC34063A的稳压器芯片U12、100uF电容C47、1500pF电容C48、1000uF电容C49，90uH电感L4，0.24W电阻R53、8.2kW电阻R54、850kW电阻R55组成。
所述的5V转-12V电路的输入端为型号为MC34063A的稳压器芯片U12的6脚，型号为MC34063A的稳压器芯片U12的6脚和5V端、电阻R53的一端与电容C47的一端电连接，电阻R53的另一端和型号为MC34063A的稳压器芯片U12的1脚、7脚、8脚电连接，电容C47的另一端接地GND；输出端为肖特基二极管D6的负端,肖特基二极管D6的负端和电阻R55的一端、电容C48的一端、电容C49的一端与型号为MC34063A的稳压器芯片U12的4脚电连接,电阻R55的另一端和型号为MC34063A的稳压器芯片U12的5脚与电阻R54的一端电连接，电阻R54的另一端接地GND，电容C48的另一端与型号为MC34063A的稳压器芯片U12的3脚电连接，电容C49的另一端接地GND；肖特基二极管D6的正端和型号为MC34063A的稳压器芯片U12的2脚与电感L4的一端电连接，电感L4的另一端接地GND。
所述的5V转-12V电路为pH值信号调理单元E07提供电源，它的输出端(即肖特基二极管D6的负端)与pH值信号调理单元E07中型号为CA3149的芯片的4脚电连接。
参阅图5-4，所述的5V转+-15V电路由型号为TPS61080的升压变换器芯片U13、4.7uF电容C50、20nF电容C51、0.1uF电容C52、4.7uF电容C53、4.7uF电容C54，10uH电感L5，560.3kW电阻R56与50kW电阻R57组成。
所述的5V转+-15V电路的输入端为型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的2脚，型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的2脚和5V端、电容C50的一端、电容C51的一端与型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的6脚、7脚电连接，电容C50与电容C51的另一端和型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的4脚电连接。
所述的+15V的输出端为型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的9脚，型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的9脚和15V端、电容C54的一端与电阻R56的一端电连接；电容C54的另一端与型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的4脚电连接，电阻R56的另一端和电阻R57的一端与型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的5脚电连接，电阻R57的另一端与型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的4脚电连接。
所述的-15V的输出端为肖特基二极管D8的正端，肖特基二极管D8的负端与肖特基二极管D7的正端电连接，肖特基二极管D8的正端和-15V端、电容C53的一端与肖特基二极管D7的负端电连接，电容C53的另一端与电容C52的一端电连接，电容C52的另一端和型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的10脚与电感L5的一端电连接，电感L5的另一端与型号为TPS61080的升压变换器芯片U13的1脚电连接。
所述的5V转+-15V电路为声波信号调理单元E06提供电源，它的+15V输出端分别和声波信号调理单元E06中的型号为OP37GS的芯片的7脚与型号为INA128P的芯片的7脚电连接，它的-15V输出端分别和声波信号调理单元E06中的型号为OP37GS的4脚和型号为INA128P的芯片的4脚电连接。
参阅图6，本发明所述的控制和数据处理单元E08、ZigBee通信单元E10一起也可称为CC2538单元，它是以TI公司的ZigBee功能芯片CC2538为核心的电路，它的外围电路包括为CC2538提供时钟的32MHz无源晶振电路、32.768kHz石英谐振器电路和电源电路。
参阅图6-1，为控制和数据处理单元E08的电源调节电路，它的VDD1、VDD2、VDD3、VDD4、VDD5、VDD6、VDD7、VDD8分别与图6-2中CC2538芯片的10、15、24、32、55、33、36、39、40、41、43脚相连。它由电感FL2、电容C2、C4、C101、C151、C241、C331、C361、C391、C392、C431、C551组成。
参阅图6-2，所述的控制和数据处理单元E08的主体电路部分由型号为CC2538的芯片U、电阻R281、R421、R441、R442、R451、R452，电容C281、C321、C561、C341、C351、C441、C451，晶振X1、X2组成。其中晶振X1、电容C341、C351组成32MHz无源晶振电路，晶振X2、电容C441、C451组成32.768kHz石英谐振器电路。
压力采集单元E05、声波信号调理单元E06、pH值信号调理单元E07输出的信号通过CC2538芯片的I/O口19脚PA3、20脚PA4、21脚PA5进入型号为CC2538的芯片自带的AD转换为数字信号，并存入RAM，打上时间标签。同时，CC2538芯片启动对数据的处理，将采集的数据经过阈值比较后，与上述采集的数据一起通过ZigBee通信单元E10发送出去。
参阅图6-2，所述的ZigBee通信单元E10由电容C371、C372、C373、C381、C382，电感L372、L373、L374、L381，SMA接口J3组成，ZigBee通信单元E10的电路为巴伦匹配电路，它在电路上与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的RF_P、RF_N脚连接。巴伦匹配电路形成50欧姆的匹配电阻，直接用SMA接口J3外接2.4GHzZigBee发射天线，用来发射和接收信号。
压力传感器E02采用杭州美控自动化技术有限公司的型号为MIK-p300的压力传感器，它的量程为0～1MPa，长期稳定性为小于0.2％FS/年，工作介质温度为-40℃～85℃，符合节点的工作需求。由于压力传感器内部已经集成了放大功能，在压力传感器采集单元中不需要另外设置放大电路。压力传感器有两根接线，一根为电源线，一根为信号线,压力传感器通过接线直接连接到终端节点E主体。本发明所用压力传感器也可以采用市场上同类的水压传感器，如SIEMENS西门子QBE2002-P5、Honeywell霍尼韦尔P7620A1016等等。
声波传感器E03采用杭州应用声学研究所的型号为RHS-30的标准水听器，它的工作频率为20Hz-50kHz，线性频率范围20Hz-20kHz，接收灵敏度为-193dB。水听器有三根接线，即信号正、信号负和地线，水听器接线的末端为BNC接头，水听器通过BNC接头连接到终端节点E主体，终端节点E主体上的BNC接头连接声波信号调理单元E06的输入端。本发明所用的声波传感器也可以用市场上同类产品替代。
pH值传感器E04采用上海仪电科学仪器股份有限公司型号为E-201-C的复合电极。它的测量范围0-14(pH)，测量温度0-60℃，响应时间小于2分钟。pH值传感器接线的末端为BNC接头，pH值传感器通过BNC接头连接到终端节点E主体，终端节点E主体上的BNC接头连接pH值信号调理单元E07的输入端。本发明所用的pH值传感器也可以用市场上同类产品替代。
参阅图7，压力信号采集单元E05即压力信号采集电路由1千欧姆的精密可变电阻R58组成。压力信号采集单元E05实现将压力传感器E02输出的电流(信号)转换为电压(信号)的作用，压力信号采集单元E05采用I/V转换电路即压力信号采集电路来实现。由于压力传感器E02采用的是两线制，电流输出，压力传感器E02的正极端串接一个阻值最大1千欧姆的精密可变电阻R58接地，将可变电阻实际接入部分电阻的高压端(抽头)接入控制和数据处理单元E08中的CC2538芯片的I/O口19脚即PA3。
参阅图8，声波信号调理单元E06主要负责把声波传感器E03输出的电信号进行滤波放大,根据实际的工况和得到的分析数据可推断出泄漏液体摩擦管壁发出的声音频段和信噪比。通过设定滤波频段和放大倍数可有效提高信噪比,滤除大部分噪声。声波信号调理单元E06滤波部分采用多重反馈型带通滤波器，运放芯片选择OP37，形成2阶带通滤波器。放大电路采用型号为INA128P的放大器芯片U8与型号为INA128P的放大器芯片U9，实现差分两级放大。放大电路的信号输出端(型号为INA128P的放大器芯片U9的OUT脚即6脚)与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的I/O口20脚PA4电连接。
声波传感器调理单元E06包括有型号为OP37GS的运算放大器芯片U6、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7、型号为INA128P的放大器芯片U8、型号为INA128P的放大器芯片U9、电阻R29至电阻R39、电容C14至电容C36。
信号输入端通过R29、C15与型号为OP37的运算放大器芯片U6的2脚电连接，型号为OP37的运算放大器芯片U6的6脚通过R32、C20与型号为OP37的运算放大器芯片U7的2脚电连接，型号为OP37的运算放大器芯片U7的6脚通过R35与型号为INA128的放大器芯片U8的2脚电连接，型号为INA128的放大器芯片U8的6脚通过C32与型号为INA128的放大器芯片U9的2脚电连接，型号为INA128的放大器芯片U9的6脚与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的I/O口20脚即PA4电连接。
参阅图9，pH值信号调理单元E07主要作用是实现对pH值传感器E04输出信号的缓冲和放大。
pH值信号调理单元E07包括有型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1、型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2、型号为LM124J的四运算放大器U10A、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49与电容C43。
其中型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2接成电压跟随器，提高输入阻抗，增强抗干扰能力；将型号为LM124J的四运算放大器U10A接成减法器，它的输出是玻璃电极与参比电极电位之差。型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1、型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2、型号为LM124J的四运算放大器U10A构成三运放精密放大电路，其中型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2构成第一级电路，型号为LM124J的四运算放大器U10A构成第二级电路，pH值传感器E04输出端通过电阻R41与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1的3脚电连接，型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的同相输出端即6脚，电阻R42、R43、R44为电路引入深度电压串联负反馈，型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的经6脚输出的同相输出信号电压分别加到运放型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的同相输入端，即型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的2脚。型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1与型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的输出分别由A1、A2的6脚接出，分别经过R46、R48后接入型号为LM124J的四运算放大器U10A的2、3脚，型号为LM124J的四运算放大器U10A的输出端为其1脚，该输出端即1脚与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的I/O口21脚PA5电连接。
参阅图10，所述的时间同步单元E09和GPS天线E11为基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中终端节点E提供准确同步时间信息,基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统中选用的GPS天线E11是深圳微科通信设备的有源陶瓷GPS天线。时间同步单元E09所用的GPS模块是深圳微科通信设备的型号为UK1612U7M3L的GPS模块。时间同步单元E09包括有型号为UK1612U7M3L的GPS模块U10，电阻R37、R38、R39、R40，电容C37至C42，电感L1、电感L2，LED灯D4，SMA天线接口J4。
有源陶瓷GPS天线E11具有28dB的增益，它用来接收、放大GPS信号，GPS天线E11的末端为SMA接口，GPS天线E11通过SMA接口J4连接到终端节点E主体，终端节点E上的SMA接口J4即为时间同步单元E09中的SMA接口J4。时间同步单元E09也可以称为GPS单元，它对接收到的GPS信号进行解码，得到时间和定位信息。时间同步单元E09的21脚即RxD1、20脚即TXD1分别与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的17脚即PA1、16脚即PA0脚电连接。
终端节点E中各个单元的连接关系是：供电单元E01中5V转3.3V电路中的型号为AMS1117的芯片U1的输出端2脚通过电感FL2连接控制和数据处理单元E08中型号为CC2538的芯片U的10脚、15脚、24脚、32脚、55脚、33脚、36脚、39脚、40脚、41脚、43脚；连接时间同步单元E09中型号为UK1612U7M3L的GPS模块U10的23脚；供电单元E01中5V转12V电路的输出端(即肖特基二极管D5的负端)与pH值信号调理单元E07中型号为CA3140GS的高阻集成运算放大器A1的7脚电连接，供电单元E01中5V转12V电路的输出端与压力传感器E02的电源端电连接；供电单元E01中5V转-12V电路输出端(即肖特基二极管D6的负端)与pH值信号调理单元E07中型号为CA3140GS的高阻集成运算放大器A2的4脚电连接；供电单元E01中5V转+-15V电路中+15V的输出端(即型号为TPS61080的芯片U13的9脚)和声波信号调理电路E06的型号为OP37GS的运算放大器芯片U6的7脚、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7的7脚、型号为INA128P的放大器芯片U8的7脚与型号为INA128P的放大器芯片U9的7脚电连接；-15V的输出端(即肖特基二极管D8的正端)和声波信号调理电路E06的型号为OP37GS的运算放大器芯片U6的4脚、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7的4脚、型号为INA128P的放大器芯片U8的4脚与型号为INA128P的放大器芯片U9的4脚电连接，-15V的输出端即肖特基二极管D8的正端和pH值信号调理单元E07中型号为LM124J的四运算放大器U10A的4脚电连接。
ZigBee通信单元E10与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的RF_P、RF_N脚电连接；压力传感器E02通过它的信号线与压力信号采集单元E05中的精密可变电阻R58的一端电连接；声波传感器E03通过BNC接头连接到声波传感器调理单元E06；pH值传感器E04通过BNC接头连接到pH传感器调理单元E07；压力信号采集单元E05的输出接入控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的I/O口19脚即PA3；声波传感器调理单元E06的输出端(即型号为INA128P的放大器芯片U9的6脚)与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的I/O口20脚PA4电连接；pH值传感器调理单元E07的输出端(即型号为LM124J的四运算放大器U10A的1脚)与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的I/O口21脚PA5电连接；GPS天线E11通过SMA接口J4接到时间同步单元E09上；时间同步单元E09的21脚RXD1、20脚TXD1分别与控制和数据处理单元E08中CC2538芯片的17脚即PA1、16脚即PA0相连。
所述的路由器节点R包括1号路由器节点R-1、2号路由器节点R-2、……、M号路由器节点R-M，其中：M为大于等于0的整数。1号路由器节点R-1通过无线传输的方式从终端节点E接收上述各类传感器数据信号，并将数据传递到下一个路由器节点即2号路由器节点R-2，依次类推，下面的每一个路由器节点即M号路由器节点R-M接收上一个即M-1号路由器节点R-(M-1)的数据，将数据传递到下一个路由器节点即M号路由器节点R-M，直到M号路由器节点R-M将数据通过无线传输的方式传递到ZigBee-GPRS网关G，对于每一次信息传递，这里的n≤5，n为路由器节点传递次数。
本发明所述的终端节点E、路由器节点R与ZigBee-GPRS网关G组成的ZigBee无线传感器网络遵循TI制定的ZSTACK2007协议栈，即无线传感器网络的信号处理流程与网络结构都需要按照ZSTACK2007协议栈规定执行。按照ZSTACK2007协议栈规定，ZigBee无线传感器网络的最大节点数是65535，最大网络深度为5，每个父节点拥有的子节点最大数目为20，每个父节点拥有的子节点中路由器节点的最大数量为6，也就是从ZigBee—GPRS网关G到终端节点最多只能经过5个路由器节点，直接连接到ZigBee—GPRS网关G和路由器节点R的下级路由器节点R-M和终端节点E的数量最多为20个，其中路由器节点R最多为6个，组成一个网的节点总数不超过65535个。也即N+M<＝65534。
路由器节点R的结构和终端节点E的结构相同，路由器节点R与终端节点E同样包括供电单元R01、压力传感器R02、声波传感器R03、pH值传感器R04、压力信号采集单元R05、声波信号调理单元R06、pH值信号调理单元R07、控制和数据处理单元R08、时间同步单元R09、ZigBee通信单元R10与GPS天线R11等部分，且每个单元的电路与终端节点E的电路相同，路由器节点R同样具有数据采集功能，可以采集传感器信号。路由器节点R与终端节点E之间的区别为路由器节点R的内部程序也与终端节点E不同，它的程序使它具有路由数据、扩展网络的功能；路由器节点R还运行能量节约算法，使相邻路由器节点R轮流用来路由数据，均衡使用路由器节点R能量，尽量延长网络生存时间。
所述的ZigBee-GPRS网关G用来收集一个区域内终端节点E和路由器节点R发送来的数据，再通过ZigBee-GPRS网关G发送到数据处理中心A。ZigBee通信具有通信距离短的缺点，而当终端节点E与数据处理中心A距离较远时，采用具有最大网络深度限制的路由器节点R依次将数据传送到数据处理中心A的方式是不现实的，需要一种更高效的方式。而GPRS通信具有接入范围广、实时在线、传输速率高等优点，适用于远距离数据传输。可以采用GPRS通信方式，将数据由远端的ZigBee-GPRS网关上传到GPRS网络，由公共的GPRS网络传送数据，再由数据处理中心A的GPRS通信单元A03采用GPRS通信方式接收数据。
参阅图11，在ZigBee-GPRS网关G和数据处理中心A的GPRS通信单元A03中用到的GPRS单元都是SIM900A单元。型号为SIM900的模块是SIMCOM公司生产的一个通信模块，它具有语音通话、短信收发、GPRS网络数据收发、彩信收发等功能。型号为SIM900的芯片的外围电路主要包括SIM卡芯片插槽、静电保护芯片SMF05C电路和电源电路。
所述的SIM900单元包括型号为SIM900的模块U3、SIM卡插槽U4、型号为SMF05C的静电保护芯片U5、电阻R26、R27、R28、电容C7到C15、SMA天线接口J5。
ZigBee-GPRS网关G由GPRS单元和ZigBee单元两部分组成，其中GPRS单元即为上述的SIM900单元，ZigBee单元也称为CC2538单元，其电路与终端节点E的控制和数据处理单元E08、ZigBee通信单元E10相同。GPRS单元与ZigBee单元的连接部分为：型号为SIM900A的芯片的9脚即TXD_O、10脚即RXD_I分别与CC2538芯片的17脚即PA1、16脚即PA0连接来传输数据。
所述的数据处理中心A位于自来水厂等供水控制机构的专用控制室内，用作整个系统的控制和指挥，存储并处理无线传感器网络传递的数据，实时显示管道内数据变化，对泄漏和水质的变化进行预警，当水质变化或管道泄漏时及时作出响应。
参阅图4，所述的数据处理中心A包括数据处理与预警单元A01、数据存储单元A02、GPRS通信单元A03、控制中心A04和响应中心A05。
所述的数据处理中心A的GPRS通信单元A03从ZigBee-GPRS网关G接收管道参数数据，并将数据发送给数据处理中心A的数据存储单元A02，GPRS通信单元A03为一块电路板，它可以分成两部分，SIM900单元和串口通信单元，SIM900单元用来接收ZigBee-GPRS网关G发送来的数据，GPRS通信单元A03的SIM900单元的电路与ZigBee-GPRS网关G的SIM900单元电路相同。串口通信单元用来将GPRS通信单元A03接收的数据发送给数据存储单元A02，即串口通信单元连接GPRS通信单元A03和数据存储单元A02。
参阅图12，GPRS通信单元A03与数据存储单元A02的串口通信电路由型号为SP3232的串口收发器芯片U14、电容C55、电容C56、电容C57、电容C58、电容C59、RS232接口组成。
GPRS通信单元A03的SIM900单元与串口通信单元的链接方式为：在电路板上，型号为SP3232的串口收发器芯片U14的9脚、10脚、11脚、12脚分别连接GPRS通信单元A03的SIM900A的8脚、7脚、9脚、10脚，GPRS通信单元A03的串口RS232通过串口连接线与数据存储单元A02的串口连接。
所述的数据存储单元A02、数据处理与预警单元A01、控制中心A04与响应中心A05都是独立的服务器或数据存储单元电脑主机，它们互相之间采用互联网连接。所述的数据存储单元A02用于存储所述的管道参数数据，它一般是一台服务器，将各种数据存储到数据库中。同时它也是整个网络的中心，整个系统的数据要在数据存储单元A02存储，数据处理中心A的其余部分数据处理及预警单元A01、控制中心A04、响应中心A05都是只直接调用数据存储单元A02存储的数据。数据存储单元A02要保持一天24小时开机，用来接收、存储数据，为数据处理及预警单元A01、控制中心A04、响应中心A05的数据调用提供服务。
所述的数据处理及预警单元A01，调用数据存储单元A02存储的数据，对接收到的管道参数数据进行进一步分析、信号处理，确定是否真的发生了泄漏及水质变化，根据管道数据的变化程度判断泄漏的大小程度，设定泄漏的不同等级，根据结果对管道泄漏、水质变化进行预警，将预警信息发送给数据存储单元A02，然后数据处理及预警单元A01运行定位算法对声波数据进行运算，得到泄漏点的准确位置，并将结果发送给数据存储单元A02存储以备调用。它在硬件上是一台联接互联网的数据处理及预警单元电脑，软件上主要是泄漏判决软件与泄漏定位软件。
所述的控制中心A04，调用数据存储单元A02存储的数据对管道上各个节点的数据情况进行实时显示，当数据处理及预警中心A01发出的各种预警时，数据存储单元A02存储的管道泄漏、水质变化预警信息及泄漏点位置也都实时显示出来，提示控制人员及时发布决策，同时控制中心A03的控制人员向响应中心A05发出指令，根据管道泄漏的等级对响应中心A05的应对措施作出提示。它在硬件上是一台联接互联网的控制中心电脑，在软件上主要是管道参数实时显示软件，预警情况与泄漏点位置也在该软件中显示。
所述的响应中心A05当管道发生泄漏或水质发生变化时，根据情况作出相应处理响应。响应中心A05由数据终端、维修人员、各种维修设备组成。响应中心A05的数据终端对管道上各个节点的数据情况进行实时显示，当发生管道泄漏、水质变化情况时，实时显示控制中心A04作出的各种决策，响应中心A05的维修人员根据这些决策作出相应措施。响应中心A05的数据终端在硬件上是一台联接互联网的响应中心电脑，软件上运行管道参数实时显示软件，控制中心A04作出的决策也在该软件中显示。
参阅图13，基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统的监测步骤为：
1.基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统由终端节点E、ZigBee路由器节点R、ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A组装成无线传感器网络；
2.利用终端节点E中的压力传感器E02拾取管道内的负压波信号，利用pH值传感器E04采集管道内的pH值数据；
3.拾取的信号在终端节点E中进行滤波、放大、模数转换等预处理；将采集的压力数据与预先设定的压力阈值进行比较，当数据在阈值范围内时，判定没有发生泄漏，将数据发送给数据处理中心A，并将数据实时显示；将采集的pH值数据与预先设定的pH值阈值进行比较，当数据在阈值范围内时，判定水质没有发生变化，将数据发送给数据处理中心A，并将数据实时显示；
4.当压力数据低于阈值范围或压力值有一个急剧下降的过程时，即发生负压波或压力值下降超过阈值范围时，判定泄漏发生，对数据处理中心A发出预警，并将数据一同发送给数据处理中心A；当pH值传感器的读数不在规定的PH值阈值范围内时，判定水质不合格，将触发警报，将警报信息与pH值数据一同发送到数据处理中心A处。
5.采集到负压波信号的终端节点E促发声波传感器E03同时对管道内的声波信号进行拾取，终端节点对拾取的声波信号进行预处理；
6.终端节点E将采集到的声波数据发送到数据处理中心A后继续采集数据；
7.数据处理中心A将声波信号经过小波处理，运行定位算法，对泄漏点进行精确定位；
8.数据处理中心A将泄漏点显示出来，通知响应中心A05到泄漏点作出处置。
泄漏点定位的公式为：
t 1 + t 2 = D &upsi; t 1 - t 2 = &Delta; t x = t 1 * &upsi;
整理得 x = D + &upsi; D t 2
式中：D为1号声波传感器E03-1和2号声波传感器E03-2之间的距离，单位为米，它为已知值；x为泄漏点与上游的1号声波传感器E03-1的距离，单位为米；v为负压波在管道内传播的速度，单位为米/每秒；t1为声波到达上游的1号声波传感器E03-1的时间，t2为声波到达下游的2号声波传感器E03-2的时间，t1、t2可以通过GPS信号得到。
通过公式可以得到泄漏点距离1号声波传感器E03-1、2号声波传感器E03-2的距离，也即得到泄漏点的位置。

Claims (6)

1.一种基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，其特征在于，所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统包括终端节点E、路由器节点R、ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A；
所述的终端节点E包括1号终端节点(E-1)、2号终端节点(E-2)、……、N号终端节点(E-N)；其中：N取大于等于1的自然数；
所述的路由器节点R包括1号路由器节点(R-1)、2号路由器节点(R-2)、……、M号路由器节点(R-M)；其中：M取大于等于0的整数；
终端节点E与1号路由器节点(R-1)采用无线传输方式连接，1号路由器节点(R-1)与2号路由器节点(R-2)采用无线传输方式连接，以此类推，(M-1)号路由器节点(R-(M-1))与M号路由器节点(R-M)采用无线传输方式连接；M号路由器节点(R-M)与ZigBee-GPRS网关G采用无线传输方式连接，ZigBee-GPRS网关G与数据处理中心A采用无线传输方式连接。
2.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，其特征在于，所述的依次采用无线传输方式连接的1号路由器节点(R-1)至M号路由器节点(R-M)的个数为小于等于5。
3.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，其特征在于，所述的1号终端节点(E-1)、2号终端节点(E-2)、……、N号终端节点(E-N)的结构相同，皆包括供电单元(E01)、压力传感器(E02)、声波传感器(E03)、pH值传感器(E04)、压力信号采集单元(E05)、声波信号调理单元(E06)、pH值信号调理单元(E07)、控制和数据处理单元(E08)、时间同步单元(E09)、ZigBee通信单元(E10)与GPS天线(E11)；
所述的供电单元(E01)输出端和控制和数据处理单元(E08)、时间同步单元(E09)、压力传感器(E02)、pH值信号调理单元(E07)与声波信号调理单元(E06)的输入端电连接；
ZigBee通信单元(E10)的电容C371、C381的一端分别与控制和数据处理单元(E08)中型号为CC2538的芯片U的RF_P脚、RF_N脚电连接；压力传感器(E02)的信号线与压力信号采集单元(E05)中的精密可变电阻R58的一端电连接；声波传感器(E03)的BNC接头与声波传感器调理单元(E06)电连接；pH值传感器(E04)的BNC接头与pH传感器调理单元(E07)电连接；压力信号采集单元(E05)的输出端和控制和数据处理单元(E08)中型号为CC2538的芯片U的I/O口19脚即PA3电连接；声波传感器调理单元(E06)的输出端即型号为INA128P的放大器芯片U9的6脚与控制和数据处理单元(E08)中型号为CC2538的芯片U的I/O口20脚PA4电连接；pH值传感器调理单元(E07)的输出端即型号为LM124J的四运算放大器U10A的1脚与控制和数据处理单元(E08)中型号为CC2538的芯片U的I/O口21脚即PA5电连接；GPS天线(E11)通过SMA接口J4与时间同步单元(E09)电连接；时间同步单元(E09)的21脚即RXD1、20脚即TXD1依次与控制和数据处理单元(E08)中型号为CC2538的芯片的17脚即TX、16脚即RX电连接。
4.按照权利要求3所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，其特征在于，所述的供电单元(E01)输出端和控制和数据处理单元(E08)、时间同步单元(E09)、压力传感器(E02)、pH值信号调理单元(E07)与声波信号调理单元(E06)的输入端电连接是指：
所述的供电单元(E01)由5V转3.3V电路、5V转12V升压电路、5V转-12V电路与5V转+-15V电路组成；
供电单元(E01)中5V转3.3V电路中的型号为AMS1117的芯片U1的输出端即2脚和控制和数据处理单元(E08)中型号为CC2538的芯片U的10脚、15脚、24脚、32脚、55脚、33脚、36脚、39脚、40脚、41脚与43脚电连接，5V转3.3V电路中的型号为AMS1117的芯片U1的输出端即2脚和时间同步单元(E09)中型号为UK1612U7M3L的GPS模块U10的23脚电连接；供电单元(E01)中5V转12V电路的输出端即肖特基二极管D5的负端与pH值信号调理单元(E07)中型号为CA3140的高阻集成运算放大器A1的7脚电连接；供电单元(E01)中5V转12V电路的输出端与压力传感器(E02)的电源端电连接；供电单元(E01)中5V转-12V电路输出端即肖特基二极管D6的负端与pH值信号调理单元(E07)中型号为CA3140的高阻集成运算放大器A2的4脚电连接；供电单元(E01)中5V转+-15V电路中+15V的输出端即型号为TPS61080的芯片U13的9脚和声波信号调理单元(E06)的型号为OP37GS的运算放大器芯片U6的7脚、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7的7脚、型号为INA128P的放大器芯片U8的7脚与型号为INA128P的放大器芯片U9的7脚电连接；-15V的输出端即肖特基二极管D8的正端和声波信号调理电路(E06)的型号为OP37GS的运算放大器芯片U6的4脚、型号为OP37GS的运算放大器芯片U7的4脚、型号为INA128P的放大器芯片U8的4脚与型号为INA128P的放大器芯片U9的4脚电连接，-15V的输出端即肖特基二极管D8的正端和pH值信号调理单元(E07)中型号为LM124J的四运算放大器U10A的4脚电连接。
5.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，其特征在于，所述的1号路由器节点(R-1)、2号路由器节点(R-2)、……与M号路由器节点(R-M)的结构相同，路由器节点R的结构和终端节点E的结构相同，路由器节点R包括供电单元(R01)、压力传感器(R02)、声波传感器(R03)、pH值传感器(R04)、压力信号采集单元(R05)、声波信号调理单元(R06)、pH值信号调理单元(R07)、控制和数据处理单元(R08)、时间同步单元(R09)、ZigBee通信单元(R10)与GPS天线(R11)，且路由器节点R中每个单元的电路依次与终端节点E中相对应的单元的电路相同。
6.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的供水管道监测系统，其特征在于，所述数据处理中心A包括数据处理与预警单元(A01)、数据存储单元(A02)、GPRS通信单元(A03)、控制中心(A04)与响应中心(A05)；
所述的数据处理与预警单元(A01)、数据存储单元(A02)、GPRS通信单元(A03)、控制中心(A04)与响应中心(A05)都是独立的服务器或电脑，更确切地说：数据处理及预警单元(A01)是一台联接互联网的数据处理及预警单元电脑，数据存储单元A02是一台联接互联网的数据存储单元电脑，GPRS通信单元(A03)的串口RS232通过串口连接线与数据存储单元(A02)的串口连接，控制中心(A04)是一台联接互联网的控制中心电脑，响应中心(A05)是一台联接互联网的响应中心电脑，数据处理与预警单元(A01)、数据存储单元(A02)、GPRS通信单元(A03)、控制中心(A04)与响应中心(A05)之间采用互联网连接。
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