当前位置:工控会员企业> 首页 >新闻中心 > 基于ZigBee的无线通信、采集在工业环境监测当中的应用

上海顺舟智能科技股份有限公司用户评论

用户评级:

口碑:66

人气:749121 高于平均:2.00%

收藏:0

联系我们

名称:上海顺舟智能科技股份有限公司

地址:上海市浦东张江盛荣路88弄盛大天地源创谷1号楼6F

邮编:201204

电话:021-33933988/78/68/58/28/18

传真:021-33933968-6808

网址:http://www.shuncom.com/

Email:sales@shuncom.com

在线反馈

基于ZigBee的无线通信、采集在工业环境监测当中的应用

随着我国经济的发展,工业园区的发展日成规模,带动了我国GDP的大幅增加。但是日益加剧的环境污染与破坏也成了我们目前面临的首要问题,无论是煤化工业园区、钢铁工业园区、蔬菜工业园区、还是一些核工业园区,一些环境因素诸如二氧化硫浓度,一氧化碳浓度、温度、湿度、二氧化碳浓度等对产品以及人们的生活和工作环境都有着至关重要的影响。因此做好这些环境因素的检测工作是对产品质量和员工身体健康的重要保证。

众所周知,环境变量的精确监测与管理对于提高环境控制精度、节约能源及促进生产等有着重要的作用。目前我国工业园区环境监测系统缺乏,即便是有,往往采用一些生物检测法,布线检测法等,严重浪费能源。在应用方面,缺乏有效的监测管理机制,还未将检测、报警、预处理有机地结合起来;工业园区不同位置的各项参数值往往是不均匀的,所以需要采集多个不同点的温度值进行综合评判,而目前大多数工业园区的环境监测系统不能有效地覆盖整个工业园区,难以实现各个参数的统一性。同时,多数工业园区的数据采集采用人工和有线布网方式,前者消耗大量人力,且采集的信息缺乏一定的实时性;后者虽然比较成熟,但线路布置易受环境影响,安装程序复杂,维修、更新的费用和难度都较大,这给广大工厂带来一定的不便。

基于以上需求,我们将无线传感网络应用于环境监测,通过探索搭建一个稳定的传感器网络,在此基础上研发一种体积小、覆盖面广、功能多样化、便捷稳定的工业园区实时监测系统。尤其对于一些危险的生产车间我们可以采用无人操作模式,只要把传感器平台置于生产车间,采用无线收发数据模式就可以进行环境监测,使它易于操作,便于管理,可直接监测工业园区中各项环境因素的指标,进而解决环境监测成本高、监测难的问题。

近年来兴起的ZigBee无线传输技术具有低能耗、较远传输距离、组网简单、抗毁性强等优点,因而得到广泛地推广和应用。

基于ZigBee(http://www.shuncom.com/)的智能环境监测系统在大范围环境监测的基础上,以无线传感网络为研究平台,主要进行工业园区或生产车间内的环境数据的有效采集和传输。各采集节点分布于所需检测的环境中,采用单片机控制各个传感器,节点之间由ZigBee协议搭建无线局域网,将数据传送到控制中心,以实现环境的无线实时检测。

系统分为两部分,由上层控制中心和下层传感节点组成。生产管理人员可以通过监控中心的上位机读取当前的环境参量,对当前的车间环境进行管理;同时还可以使用自定义的中断查询机制,通过向网络发送读取请求,使网络中的节点响应中断,上传当前检测值。当然,根据需要,节点本身也可以采用LCD即时显示采集结果。众多传感节点共同组成无线传感网络,该网络具有很好的扩展性,可以随意地增减节点,对网络的拓扑结构和组网模式无太大影响,因而可以根据实际需要增加或减少监控节点的数量,以达到最优化监测。

硬件平台选用及资源配置

在整个硬件平台的设计中,节能是一个重要因素,它决定着传感器网络的寿命。当节点目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发数据时,调节节点的无线通信模块、数据采集模块进入休眠状态以节省能耗。同时为控制子节点选择合适的地点,提供较充足的能源,以便延长节点使用寿命,提高监测预警系统的有效性。

节点组成

节点主要由四部分组成:包括4-20mA采集控制单元、微处理单元、485无线通信单元、供电单元。

1 、4-20mA采集控制单元

数采控制单元主要负责实现数据信息的采集,本系统采用的多数传感器集成了单片机和ADC模块,可以直接输出数字量。4-20mA采集模块详细应用:http://www.shuncom.com/zhgy

(1)数字温湿度传感器

数字式温湿度传感器是把温度和湿度,通过温、湿度敏感元件和相应电子电路转换成易于采集和读取的数字信号的传感器。

(2)二氧化碳浓度传感器

利用半导体材料的各种化学特性将空气中含有的特定气体(即待测气体)以适当的电信号检测和定量的器件。其优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、寿命长、便于集成化、智能化,同时能使检测转换一体化。

(3)二氧化硫浓度传感器

二氧化硫浓度传感器采用高性能的气体检测传感器,可用于对工业中SO2气体的检测。

灵敏度很高,同时具有良好的重复性和长期的稳定性及抗干扰。

(4)一氧化碳浓度传感器

一氧化碳浓度传感器拟采用CO/CF-1000,其湿度精度最高可达到±1.8%RH,外壳耐碱耐腐蚀,可用于工业园区的一氧化碳浓度检测。

2、微处理单元    

微处理器作为整个节点的控制核心,要对来自各个方面的信息作最终的判断和控制。外设直接内存访问控制器(PDCA循环),无需处理器参与外设和存储器间的数据传输。PDCA大幅降低了处理连续的大数据的开销和在模块在微控制器间流都动的时间。

3、485无线通信单元

无线通信单元采用485无线通信模块,进行数据通信传输。485无线通信模块详细应用:http://www.shuncom.com/zhgy

拟采用ATMEL公司的ATmega128RFA1芯片,该片上系统提供了低功耗ZigBee解决方案,可以实现和完成ZigBee协议中FFD与 RFD设备的功能。

通用的2.4GHz ISM频带收发器与微控制器,提供了从250 kb / s的高达2兆字节/秒,架高的数据传输速率处理,优秀的接收灵敏度和高传输输出功率,能够实现非常强大的无线通讯。

4、供电单元

由于采用低功耗集成化器件,大大降低了功耗。预计对普通节点使用两节五号电池进行供电,而对于根节点或协调器,考虑到长期工作和其对网络组建的重要性,安排单独蓄电池为其供电。当然,在光线充足的户外环境,太阳能电池亦为节能环保的首选。

5、 拟采用的其他模块

键盘操作模块和液晶显示模块构成人机接口。人机接口使系统具有良好的人机交互界面。LCD显示模块可以直观显示当前各个传感器模块的数据,通单片机进行控制,方便功能扩展。 键盘输入模块实现对微处理器的直接操作 ;存储器模块实现各个模块采集数据的存储,实现了当无线传输网络发生问题时对信号依然进行正常的记录,提高了整套系统的稳定性;报警器模块通过发出声音报警起到提示作用,当无线传输终端发生错误时不影响对实际情况的判断与及时措施的采取。


发布时间:2017年8月8日 9:51 人气: 审核编辑:周薇

我来评价

评价:
一般