CN205482806U - 基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，属无线传感网络领域。本实用新型中的光纤传感器与ZigBee数据采集节点连接；ZigBee数据采集节点之间采用Z-Stack协议栈自组网连接，ZigBee数据采集节点与ZigBee数据传输协调节点连接，ZigBee数据传输协调节点与GPRS无线传输模块连接，GPRS无线传输模块与中控室服务器连接，GPRS无线传输模块采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器。本实用新型能够监测管道微小位移情况，并预警管道事故的发生；此外，管道全程采取无线通讯的方式，不仅降低了全套设备的成本，避免了有线设备在户外容易受损的情况，减少后期维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，属于无线传感网络技术领域。
背景技术
早期工业中生产过程及设备状况难以远程监控，大部分监控方式都是采取总线的形式，但是这种方式对于户外设备难以实现，例如管道等设备，一旦发生位移，如果没有及时对其检修，则会造成重大的工业事故，带来不可估量的经济损失和资源浪费。在现代工业生产过程中无线传感网络系统是重要组成部分，不仅能够实现远程监控，还能够确保生产过程中的设备的安全性，是现代工业发展的重要标志，体现了工业发展与互联网的紧密联系。采用ZigBee与GPRS两种无线传输方式的结合，解决了远距离传输的难题，不仅节约了成本、避免了有线设备的损坏几率，还提高了管理效率，给户外设备的监管带来了极大的便利。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，采用ZigBee与GPRS两种无线传输方式的结合，解决了远距离传输的难题，不仅节约了成本、避免了有线设备的损坏几率，还提高了管理效率，给户外设备的监管带来了极大的便利。
本实用新型技术方案是：基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，包括光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7、中控室服务器8；所述光纤传感器3与ZigBee数据采集节点5连接，用于采集管道位移数据；ZigBee数据采集节点5之间采用Z-Stack协议栈自组网连接， ZigBee数据采集节点5与ZigBee数据传输协调节点6连接，将已检测到的数据上传至相应的ZigBee数据传输协调节点6，ZigBee数据传输协调节点6与GPRS无线传输模块7连接，将下位机上传的数据通过RS232串口发送给GPRS无线传输模块7，GPRS无线传输模块7与中控室服务器8连接，GPRS无线传输模块7采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器8，实现无线通讯。
还包括太阳能充电装置1、可充电锂电池组2；太阳能充电装置1与可充电锂电池组2连接；给可充电锂电池组2充电，可充电锂电池组2分别与光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7连接，为整套监测设备供电。
所述光纤传感器3通过传感器固定装置4固定在管道上，用于精确检测管道的微小位移，传感器固定装置4位于管道正下方。
所述光纤传感器3采用FBG光纤光栅传感器，FBG光纤光栅传感器的一端固定在管道上，另一端固定在管道正下方，并用支架来固定光纤传感器，当有相对位移发生时，能够准确检测。
本实用新型的工作原理是：
所述的可充电锂电池组2可由18650可充电锂电池构成，当户外阳光充足时，太阳能充电装置1即可对其进行充电，成本低廉，容易实现。
所述的传感器固定装置4放置在管道正下方，光纤传感器的一端连接管道，另一端固定在传感器固定装置4上，其底座可为一个20cm*20cm*20cm的正方体水泥块埋入管道下方土中。
所述的光纤传感器3可采用FBG光纤光栅传感器，当发生相对位移变化时，光纤传感器3检测到数据并通过A/D转换，上传至相应的Zigbee数据采集节点5。
所述的Zigbee数据采集节点5有多个，呈级联状态。Zigbee数据采集节点5的主控采用TI的CC2530芯片，传感器数据采集采用CC2530芯片片内的A/D转换模块。将已检测到的数据通过Z-Stack协议上传至相应的ZigBee数据传输协调节点6。
所述的ZigBee数据传输协调节点6的主控采用TI的CC2530芯片，通过RS232协议与GPRS无线传输模块7相连，将下位机的位移数据发送给GPRS无线传输模块7。其中，Zigbee数据采集节点5的采集、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7的传输属于自动化领域常规技术手段的应用。
所述的GPRS无线传输模块7可采用华为的SIM900A模块，利用TCP/IP协议将监测到的数据通过Internet网络发送至中控室服务器8。
本实用新型的有益效果是：
采用ZigBee与GPRS两种无线传输方式的结合，解决了远距离传输的难题，不仅节约了成本、避免了有线设备的损坏几率，还提高了管理效率，给户外设备的监管带来了极大的便利；
采用光纤传感器实现了管道微小位移的检测，确保了系统的精度。此外，还提供了一种ZigBee与GPRS相结合的两种无线传输方式，用于解决户外设备难以监控的现状。该实用新型远程无线传输装置能够实时监测并远程传输管道的微小位移数据，对管道的危险情况进行预警；
本系统采用ZigBee和GPRS组合使用，不受到地域空间的限制，实现了管道位移数据的远程监测，大大节约了成本；系统采用光纤传感器检测管道的微小位移，结合ZigBee和GPRS能够实现对管道事故的预警预判、管道事故发生后的报警，在工业生产实际中具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型整体布局图；
图2是本实用新型的各个Zigbee数据采集节点之间的无线连接工作框架图。
图1中各标号：1-太阳能充电装置、2-可充电锂电池组、3-光纤传感器，4-传感器固定装置、5-ZigBee数据采集节点、6-ZigBee数据传输协调节点、7-GPRS无线传输模块、8-中控室服务器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-2所示，基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，包括光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7、中控室服务器8；所述光纤传感器3与ZigBee数据采集节点5连接，用于采集管道位移数据；ZigBee数据采集节点5之间采用Z-Stack协议栈自组网连接， ZigBee数据采集节点5与ZigBee数据传输协调节点6连接，将已检测到的数据上传至相应的ZigBee数据传输协调节点6，ZigBee数据传输协调节点6与GPRS无线传输模块7连接，将下位机上传的数据通过RS232串口发送给GPRS无线传输模块7，GPRS无线传输模块7与中控室服务器8连接，GPRS无线传输模块7采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器8，实现无线通讯。
实施例2：如图1-2所示，基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，包括光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7、中控室服务器8；所述光纤传感器3与ZigBee数据采集节点5连接，用于采集管道位移数据；ZigBee数据采集节点5之间采用Z-Stack协议栈自组网连接， ZigBee数据采集节点5与ZigBee数据传输协调节点6连接，将已检测到的数据上传至相应的ZigBee数据传输协调节点6，ZigBee数据传输协调节点6与GPRS无线传输模块7连接，将下位机上传的打包数据通过RS232串口发送给GPRS无线传输模块7，GPRS无线传输模块7与中控室服务器8连接，GPRS无线传输模块7采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器8，实现无线通讯。
还包括太阳能充电装置1、可充电锂电池组2；太阳能充电装置1与可充电锂电池组2连接；给可充电锂电池组2充电，可充电锂电池组2分别与光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7连接，为整套监测设备供电。
实施例3：如图1-2所示，基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，包括光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7、中控室服务器8；所述光纤传感器3与ZigBee数据采集节点5连接，用于采集管道位移数据；ZigBee数据采集节点5之间采用Z-Stack协议栈自组网连接， ZigBee数据采集节点5与ZigBee数据传输协调节点6连接，将已检测到的数据上传至相应的ZigBee数据传输协调节点6，ZigBee数据传输协调节点6与GPRS无线传输模块7连接，将下位机上传的打包数据通过RS232串口发送给GPRS无线传输模块7，GPRS无线传输模块7与中控室服务器8连接，GPRS无线传输模块7采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器8，实现无线通讯。
还包括太阳能充电装置1、可充电锂电池组2；太阳能充电装置1与可充电锂电池组2连接；给可充电锂电池组2充电，可充电锂电池组2分别与光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7连接，为整套监测设备供电。
所述光纤传感器3采用FBG光纤光栅传感器，光纤传感器3通过传感器固定装置4固定在管道上，用于精确检测管道的微小位移，传感器固定装置4位于管道正下方。FBG光纤光栅传感器一边固定在管道壁，一边固定在传感器固定装置4上，传感器固定装置4固定在管道下方土地表面，当管道相对于土地下方有微小位移变化时，光纤传感器3能够精确检测，并通过ZigBee数据采集节点5主控CC2530片内AD转换上传位移数据。
实施例4：如图1-2所示，基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，包括光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7、中控室服务器8；所述光纤传感器3与ZigBee数据采集节点5连接，用于采集管道位移数据；ZigBee数据采集节点5之间采用Z-Stack协议栈自组网连接， ZigBee数据采集节点5与ZigBee数据传输协调节点6连接，将已检测到的数据上传至相应的ZigBee数据传输协调节点6，ZigBee数据传输协调节点6与GPRS无线传输模块7连接，将下位机上传的打包数据通过RS232串口发送给GPRS无线传输模块7，GPRS无线传输模块7与中控室服务器8连接，GPRS无线传输模块7采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器8，实现无线通讯。
还包括太阳能充电装置1、可充电锂电池组2；太阳能充电装置1与可充电锂电池组2连接；给可充电锂电池组2充电，可充电锂电池组2分别与光纤传感器3、ZigBee数据采集节点5、ZigBee数据传输协调节点6、GPRS无线传输模块7连接，为整套监测设备供电。
所述光纤传感器3采用FBG光纤光栅传感器，光纤传感器3通过传感器固定装置4固定在管道上，用于精确检测管道的微小位移，传感器固定装置4位于管道正下方。FBG光纤光栅传感器一边固定在管道壁，一边固定在传感器固定装置4上，传感器固定装置4固定在管道下方土地表面，当管道相对于土地下方有微小位移变化时，光纤传感器3能够精确检测，并通过ZigBee数据采集节点5主控CC2530片内AD转换上传位移数据。
所述ZigBee数据采集节点5相邻之间间隔为100 米，采用Z-Stack协议级联传输至ZigBee数据传输协调节点6，ZigBee数据传输协调节点6采用RS232协议与GPRS无线传输模块7连接，GPRS无线传输模块7采用TCP/IP协议上传数据至中控室服务器8，实现采集数据的远程传输。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，其特征在于：包括光纤传感器（3）、ZigBee数据采集节点（5）、ZigBee数据传输协调节点（6）、GPRS无线传输模块（7）、中控室服务器（8）；所述光纤传感器（3）与ZigBee数据采集节点（5）连接；ZigBee数据采集节点（5）之间采用Z-Stack协议栈自组网连接，ZigBee数据采集节点（5）与ZigBee数据传输协调节点（6）连接，ZigBee数据传输协调节点（6）与GPRS无线传输模块（7）连接，GPRS无线传输模块（7）与中控室服务器（8）连接，GPRS无线传输模块（7）采用TCP/IP协议将数据传输至中控室服务器（8）。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，其特征在于：还包括太阳能充电装置（1）、可充电锂电池组（2）；太阳能充电装置（1）与可充电锂电池组（2）连接；可充电锂电池组（2）分别与光纤传感器（3）、ZigBee数据采集节点（5）、ZigBee数据传输协调节点（6）、GPRS无线传输模块（7）连接。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，其特征在于：所述光纤传感器（3）通过传感器固定装置（4）固定在管道上。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS传输的管道位移监测系统，其特征在于：所述光纤传感器（3）采用FBG光纤光栅传感器，FBG光纤光栅传感器的一端固定在管道上，另一端固定在管道正下方，并用支架来固定光纤传感器。
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|---|---|---|---|---|
| CN108489376A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于分布式同轴电缆电栅应变传感器的管道监测预警系统 |
| CN113464849A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-10-01 | 昆明理工大学 | 一种基于ZigBee与多跳路由的矿浆管道位移故障检测系统 |
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2016
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