摘要：針對目前國內大壩狀況監(jiān)測系統(tǒng)存在結構復雜、成本過高、難以長期監(jiān)測等一系列問題，提出了一種基于ZigBee技術的大壩狀況監(jiān)測系統(tǒng)接收終端。該終端基于ARM硬件平臺和嵌入式Linux軟件平臺，通過ZigBee無線方式接收各種參數(shù)，并對數(shù)據進行分析、存儲、查詢等操作。工作人員通過用戶界面可以直觀獲取當前大壩狀態(tài)參數(shù)信息，并通過對歷史數(shù)據的分析對比，得出大壩狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢，從而滿足對大壩進行長期實時監(jiān)測的要求。
關鍵詞：大壩監(jiān)測；ZigBee；ARM；Linux

0 引言
我國領土廣闊，地質條件復雜，而且地震，火山等地殼活動分布普遍，導致近年來地質災害頻發(fā)，對災害地區(qū)的基礎設施造成了嚴重破壞，并對人民的生活生產帶來了安全隱患。大壩作為重要的基礎設施，投資巨大，使用期長，如果發(fā)生潰壩等事故會造成更大的災害，因此大壩的安全性是水電開發(fā)建設首要解決的問題，對大壩安全工作狀況的監(jiān)測是一項長期而重要的工作。
由于技術水平的限制，長期以來，我國對大壩的安全監(jiān)測主要以人工方法為主。這種方法不能及時掌握大壩的安全狀況，又需監(jiān)測人員具有豐富的經驗，同時對人力、物力消耗過大，且誤差較大?，F(xiàn)有的一些有線監(jiān)測系統(tǒng)設備復雜，加之大壩周圍建設條件惡劣，經常難以有效布放。本文提出了一種基于ZigBee的大壩無線網絡監(jiān)測系統(tǒng)接收終端，以ZigBee無線監(jiān)測系統(tǒng)來代替人工監(jiān)測和有線監(jiān)測，提高了監(jiān)測和評估的可靠性和實時性。采用ZigBee技術的大壩監(jiān)測系統(tǒng)，可滿足對大壩安全狀況長期實時監(jiān)測的要求。

1 ZigBee技術
ZigBee技術是一種新興的低耗電、低速率、低成本、結構簡單、可靠性高的無線通信技術，頻段為2．4 GHz、868 MHz(歐洲)及915 MHz(美國)，為免執(zhí)照頻段，它使得在低電能和低吞吐量的應用環(huán)境中使用無線連接成為可能，便于移植在各種設備中，適合于電子自動控制監(jiān)測等領域。Z-Stack是TI公司開發(fā)的符合ZigBee規(guī)范2006的ZigBee協(xié)議棧。Z-Stack支持多種開發(fā)平臺，包括CC2430 SoC(System-on-chip，片上系統(tǒng))和CC2420+MSP430平臺。它具有以下特性：兼容ZigBee規(guī)范2006；支持多種平臺；簡單的應用開發(fā)環(huán)境；簡單的面向開發(fā)者的API；支持空中下載；具有無線節(jié)點定位能力等功能。Z-Stack采用模塊化設計方法，基于ZigBee規(guī)范中的協(xié)議棧架構進行設計。它將協(xié)議棧架構中不同的層以一單獨的模塊來實現(xiàn)，本層模塊向其上層模塊提供特定服務，模塊之間的通信通過接口來實現(xiàn)，此外，它還設計實現(xiàn)了其他管理和輔助模塊。通常每一個模塊包含的源文件的文件名以特定字符串開頭，通過文件名就可以很容易判斷該文件是屬于哪一個模塊并實現(xiàn)何種功能。部分模塊以庫的形式提供，只提供模塊的接口定義，無法查看具體的實現(xiàn)細節(jié)。對于用戶應用來說，這部分代碼不需要改變，只需要根據接口定義去了解該模塊提供什么樣的服務即可。這樣的封裝既防止了用戶對協(xié)議棧關鍵部分的誤改，也避免了用戶在開發(fā)過程中浪費大量時間去讀一些與應用實現(xiàn)無關的代碼，在一定程度上加速了應用程序的開發(fā)。

2 系統(tǒng)設計
大壩監(jiān)測系統(tǒng)由前端采集終端、接收終端兩部分組成。每個前端采集模塊固定于大壩應力截面處，當監(jiān)測人員靠近大壩開啟手持的接收終端后，采集終端ZigBee模塊被喚醒并與手持接收終端的ZigBee模塊建立連接，并將傳感器(包括壓阻式傳感器，垂線儀傳感器，靜力水準傳感器，差動電阻式傳感器等)采集到的數(shù)據發(fā)送給接收終端，接收終端將接收到的數(shù)據存儲并分析。系統(tǒng)框架如圖1所示。限于篇幅，本文著重論述接收終端部分。