一种基于ZigBee的拱坝监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于ZigBee的拱坝监控系统，属于水电设备安全监测系统技术领域。
【背景技术】
[0002]人类修建拱坝具有悠久的历史。早在一、二千年以前，人们就已意识到拱结构有较强的拦蓄水流的能力。近几十年来，中国修建了许多拱坝，约占全世界已建拱坝总数的1/4强，2010年8月建成的中国云南小湾水电站，已经成为世界上最高的拱坝。随着坝高的不断增加，坝体的安全性能就显得尤为重要。
[0003]申请号为201320121690.7，申请日为2013年3月17日的实用新型提供一种大坝内部变形的机器人监测系统，包括:埋设于大坝内部的并随大坝内部变形而变形的监测管道、一行走于该监测管道内并用于监测大坝内部变形的测量机器人以及一外部监控系统，测量机器人与外部监控系统之间配置有信息传输通道，其中，所述监测管道包括:一内部水平倾斜测量专用轨道，其外端与大坝基准点固定并作为垂直沉降位移的测量基准点；以及若干个设置于所述监测管道外部的水平位移测点装置；所述测量机器人搭载有多种测量装置并受控制地在所述监测管道内行走和实时检测所述大坝内部变形情况。该实用新型的监测系统提供一种直接测量方式，保证监测的准确性、实时性，克服间接测量带来的误差。
[0004]申请号为201310443377.X，申请日为2013年9月23日的发明专利申请属于位移测量技术领域，涉及的是一种拱坝变形三维位移自动化监测方法，其是将拱坝分成η段，测得第I段端点处的三维位移值，且监测每段端点相对于上一端点的三维变化量，根据传递原理即可求所有分段端点处的三维位移值。该发明简单、可行、便于工程实施且符合实际工程监测需要，为拱坝的三维位移自动化监测提供了一种有效的手段，解决了原有测量方法只能监测一维或二维的缺陷。另外，该方法结合实际坝体的变形情况，在保证测量有效性和测量精度的前提下，取消了测点平台部位的转角参数监测，优化了测量程序，简化了测量装置，提高了测量可靠性且降低了测量成本。
[0005]申请号为201410070397.1，申请日为2014年2月28日的发明专利申请公开了一种拱坝全变形监测方法，其特征在于在拱坝某一断面的不同高程的廊道或观测间内设置监测仪器，所述的监测仪器包括垂线监测仪和倾斜监测仪，并且一一对应设置；通过倾斜监测仪器的监测成果，计算监测点位置上部坝体在垂线尚未安装期间所对应的变形，以此对拱坝分段的垂线监测成果进行修正，从而得到拱坝实际全变形。该发明成功解决了拱坝实际全变形无法监测的问题，且已成功应用于水电工程，取得了良好的效果，实用性强。本发明改变了我国拱坝安全监测设计和监测方法，在拱坝中具有广泛的市场前景和推广价值。
【发明内容】
[0006]本发明提出了一种基于ZigBee的拱坝监控系统，运用ZigBee无线通讯网络，对拱坝实现24小时监控，及时发现变形隐患，且降低了监控成本。
[0007]本发明为解决其技术问题采用如下技术方案:
一种基于ZigBee的拱坝监控系统，包括监测终端、协调器、路由器、ZigBee无线网络节点，每个路由器连接有η个ZigBee无线网络节点，m个路由器通过协调器与监测终端相连接，η和m为大于I的自然数；每个ZigBee无线网络节点等距分布在拱坝上，均包括有ZigBee模块，所述ZigBee模块的输出端通过天线收发器与天线相连接，所述天线与所处的路由器进行无线通讯；
所述ZigBee无线网络节点还包括有激光发射器、监测光拦和激光接收器，所述激光发射器、监测光拦和激光接收器分别与ZigBee模块相连接；
所述的激光发射器采用可见光半导体激光器，由内倒置望远镜把激光扩束，获得发散角为毫弧度以下的光束；输出激光光强符合X-Y两维均是等腰高斯分布；
所述的监测光拦由中心通光圆管状光拦构成，通光孔的直径等于通过待监测位置激光束的直径；监测光拦的直径与长度之比大于I ;
所述激光发射器的高斯光束光轴和激光接收器的光轴以及监测光拦光轴共线设置。
[0008]作为本发明的一种优选技术方案:所述协调器与监测终端通过RS232串口相连接。
[0009]作为本发明的一种优选技术方案:所述ZigBee模块为CC2530模块。
[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述协调器采用TI公司的CC2530芯片。
[0011]作为本发明的一种优选技术方案:所述ZigBee无线网络节点还包括看门狗电路、蜂鸣器、电池组，所述看门狗电路、蜂鸣器、电池组分别与ZigBee模块相连接。
[0012]本发明所述的一种基于ZigBee的拱坝监控系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1、本发明可利用ZigBee无线通讯网络监测拱坝形变，对拱坝实现24小时监控，及时发现变形位置，从而及时维护拱坝，避免不必要的安全事故的发生。
[0013]2、本发明通过激光发射器、监测光拦和激光接收器检测拱坝形变，检测精度高。
[0014]3、本系统功耗低、使用方便、扩展性高，且提高了监测的准确性。
【具体实施方式】
[0015]下面对本发明创造做进一步详细说明。
[0016]一种基于ZigBee的拱坝监控系统，包括监测终端、协调器、路由器、ZigBee无线网络节点，每个路由器连接有η个ZigBee无线网络节点，m个路由器通过协调器与监测终端相连接，η和m为大于I的自然数；每个ZigBee无线网络节点等距分布在拱坝上，均包括有ZigBee模块，所述ZigBee模块的输出端通过天线收发器与天线相连接，所述天线与所处的路由器进行无线通讯；
所述ZigBee无线网络节点还包括有激光发射器、监测光拦和激光接收器，所述激光发射器、监测光拦和激光接收器分别与ZigBee模块相连接；
所述的激光发射器采用可见光半导体激光器，由内倒置望远镜把激光扩束，获得发散角为毫弧度以下的光束；输出激光光强符合X-Y两维均是等腰高斯分布；
所述的监测光拦由中心通光圆管状光拦构成，通光孔的直径等于通过待监测位置激光束的直径；监测光拦的直径与长度之比大于I ; 所述激光发射器的高斯光束光轴和激光接收器的光轴以及监测光拦光轴共线设置。
[0017]作为本发明的一种优选技术方案:所述协调器与监测终端通过RS232串口相连接。
[0018]作为本发明的一种优选技术方案:所述ZigBee模块为CC2530模块。
[0019]作为本发明的一种优选技术方案:所述协调器采用TI公司的CC2530芯片。
[0020]作为本发