基于无线传感网络技术的智能城市管网系统

区采取降温措施。(可利用上位机生成温度变化曲线，对未来温度进行预测)

温度传感器可采用TI公司的温度传感器LM35DZ，该芯片体积小巧，精确度较高，可以精确到小数点后两位，采用单总线通信方式，操作简单。

4. 车流量监测

在井盖上加装车辆检测模块，用于检测车流量，并反映给市政管理部门用作参考。

初步计划使用地磁传感器实现这一功能。该模块可以精确地探测出周围的磁场情况，当附近有车辆经过时，会对地磁场产生干扰，模块检测到磁场发生变化，就可以判定有车辆经过。目前市场上该模块主要被用于车位检测中。

主要优点：

1、体积小巧：可以方便地应用于产品中；

2、灵敏度高：模块对地球磁场的变化非常灵敏，单就灵敏度而言，能感测到3米以外的车辆移动；

3、超低功耗：模块平均工作电流低于200uA，且工作电压可低至2.0V，最大限度延长电池使用寿命。（参考数据：两节5号南孚电池可工作3个月以上。专业的大容量工业电池则可工作5年以上，超大容量的甚至能工作10年以上或者由电池保质期决定。）

4、简单易用： 模块提供了开关量接口和UART串口

开关量接口：高低电平输出，高电平表示有车，低电平表示无车；

UART串口：提供定时状态报告、参数设置等功能。

5. 数据传输

数据分级传输，小范围内采用zigbee组网传输信息，数据汇总后用GPRS网络传输到服务器，最终上位机访问服务器获得数据。为演示方便，我们计划使用局域网进行演示。（见图二）

zigbee部分：

将相距较近的节点分为一组，将组内每个节点的信息汇总在一起。由于zigbee方便组网，传输过程中保密性强，且自带16位crc校验，传输数据可靠，我们决定用其在组内传输信息。组内所有节点信息由一台与中央控制器(beaglebone)相连的zigbee接收，并由中央控制器进行统一处理。

Gprs部分：

GPRS部分用于将中央控制器(beaglebone)处理后的信息发送到Internet。利用GPRS传输数据主要有以下优势:

1、GPRS信号覆盖范围广，可以保证所有数据能顺利传输到互联网;

2、网速可达到每秒20k左右，足够传输数据;

3、与短信相比，利用GPRS传输数据费用相对较低;

4、使用串口通信协议，操作简单。

服务器部分：

考虑到GPRS模块使用的ip地址是随机分配的，用户也需要在ip不同的设备上登录，难以直接将采集到的信息发送给用户的设备，我们决定利用服务器平台作为数据的中转站。所有采集到的信息先通过GPRS发送到服务器临时存储，用户使用上位机访问服务器获得数据。

6. 中控

节点控制器:

各个节点采用cc2530作为控制器，用于协调控制温度、湿度传感器，超声波距离传感器，地磁传感器和陀螺仪等的工作，并将采集到的信息通过zigbee发送到该节点所在组(详见5、数据传输--zigbee部分)的中央控制器。

cc2530是理想的zigbee专用芯片，它具有两个USART控制器，21个通用GPIO，两个定时器，8k的RAM，性能较高，足以协调控制各个模块。（见图三）

中央控制器:

各个节点收集到的信息通过zigbee发送到与中央控制器相连的zigbee并由中央控制器进行统一处理，再通过GPRS发送到互联网。

由于中央控制器要处理的数据较多，需要性能强大的处理器，我们决定采用beaglebone作为中央控制器。（见图四）

因为相对于树莓派，TI公司的beaglebone更适合以下场合：

（1）连接大量传感器的项目——BBB提供的众多接口可以很好的满足这方面的需求.

（2）打算商用的项目——树莓派的封闭性使得你构建自己需要的最小系统变得很难；而基于开源的BBB，你可以很容易构建自己的最小系统；

（3）仅仅需要其"运行"的项目——BBB"即买即用"的特性（不需要自己去安装系统）可以为你节省很多时间。

7. 智能控制界面

上位机从服务器平台获取数据，以可视化形式展现给用户。通过可视化界面，用户可以直观地了解各个节点间的位置关系，方便地获取各节点的水位、温度、湿度、井盖状态、车流量等信息，当出现各种异常状况，如发生堵塞、水位上升较快、井盖状态异常时，及时向用户反馈状态和位置等信息。

上位机借用百度地图提供的API将被监视区域的地图显示在网页中，各节点则被标记在地图上，一目了然。运用python语言的django架构以及html，js等语言，将各节点收集的数据在网页以图表的形式呈现，点击标记即可查看。同时，报警功能可将问题及时的通知使用者。

六、 整体框图

七、 预期目标

系统设计完成后，我们着手完成各个分系统，在软硬件结合