基于Zigbee與GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸技術的黃河河道斷面冰水情多點自動監(jiān)測系統(tǒng)設計與應用.pdf

1、黃河流經(jīng)我國青海、寧夏、內蒙古等9個省市自治區(qū)，由東至西跨越23個經(jīng)度，從南到北間隔10個緯度，其總長度超過了5000公里，河水徑流量變化大，地形地貌差異懸殊。在寧蒙河段以及下游某些河段，河水流向為自低緯度流向高緯度，冬季封河方向為自下而上，春季開河方向為由上到下。冬季封河以及春季開河期間，夾雜著大量冰凌的河水從上游較寬的河道流向下游較窄的河道，極易形成巨大的冰塞和冰壩，將河道上游水位大幅抬高，從而形成嚴重的冰凌災害。
　　近年來

2、，由于受到全球氣候變化影響和本身具有的特殊地理條件以及中上游大型水電設施建設等多種因素的影響，冰凌災害頻發(fā)，給黃河沿岸的人民生命財產(chǎn)以及水工設施安全造成了較大危害。因此，對黃河冰凌災害進行預警預報已經(jīng)成為了我國防汛減災預警系統(tǒng)建設的一項重要任務。
　　要對冰凌災害進行預警預報最有效的方法莫過于通過冰水情檢測技術對黃河河道冰凌生消變化全過程進行連續(xù)監(jiān)測，為防災減災提供科學可靠的數(shù)據(jù)支持?；诳諝狻⒈c水物理特性差異的冰水情檢測技術是

3、能夠實現(xiàn)對單個檢測點垂直柱面狀態(tài)進行連續(xù)在線檢測的新型冰水情檢測方法。該方法只能夠實現(xiàn)對單個監(jiān)測點的檢測，不能對整個黃河河道斷面冰水情進行監(jiān)測，因此無法獲得完整的河道斷面冰層生消變化的詳細冰水情數(shù)據(jù)，由此導致了其工程應用受到一定限制。
　　本課題根據(jù)冬季黃河冰凌災害預警預報系統(tǒng)建設的需要，在國家自然科學基金:“基于空氣、冰與水物理特性差異的冰層生消過程與力學強度連續(xù)在線檢測原理研究(項目編號:5127922)”以及山西省歸國留學人

4、員科研基金項目:“高寒區(qū)冰水情檢測方法研究及其在萬家寨水電大壩冰情監(jiān)測中的應用(項目編號:2012-045)”資助下，針對現(xiàn)有技術的不足，在基于空氣、冰與水物理特性差異冰情檢測技術基礎上，融合了Zigbee和GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸技術以及計算機技術，設計了一套全新的黃河河道斷面冰水情多點自動監(jiān)測試驗系統(tǒng)。并于2012年1月在黃河三湖口水文站進行了連續(xù)一個多月的現(xiàn)場試驗，試驗結果表明，該新型監(jiān)測系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了對斷面多個監(jiān)測點數(shù)據(jù)的

5、實時連續(xù)采集和傳輸，具有較大的推廣應用價值。
　　本文詳細介紹了監(jiān)測系統(tǒng)的設計和安裝過程以及后期數(shù)據(jù)處理和分析，主要內容如下:
　　1.查閱了相關文獻，介紹了課題研究背景，在總結國內外現(xiàn)有技術基礎上，提出了課題研究內容。
　　2.對系統(tǒng)涉及的傳感器技術、數(shù)據(jù)傳輸技術和無線組網(wǎng)技術進行了可行性分析，確定了系統(tǒng)設計方案。
　　3.根據(jù)系統(tǒng)方案，設計了監(jiān)測系統(tǒng)硬件和軟件部分，并對各個部分進行了詳細介紹。主要包括傳感器、