基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)包括通過近距離無線網(wǎng)絡相連的熏蒸氣體濃度檢測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。所述熏蒸氣體濃度檢測終端包括單片機處理器及存儲模塊以及分別與所述單片機處理器及存儲模塊相連接的電源控制模塊、模擬信號接口模塊、數(shù)字信號接口模塊、實時顯示及故障警示模塊和基于ZigBee技術的無線通信模塊。所述熏蒸氣體濃度檢測終端可接入從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用模擬信號或數(shù)字信號，提高了熏蒸氣體濃度監(jiān)測網(wǎng)絡的兼容性。基于ZigBee技術星型網(wǎng)絡結構優(yōu)勢，降低了網(wǎng)絡安裝、維護和檢修的難度及成本，同時保證了熏蒸檢疫處理的準確性、可靠性和操作人員的人身安全。
【專利說明】基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)【技術領域】[0001]本發(fā)明涉及一種熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是一種可接入從熏蒸氣體濃度檢測 探頭輸入的工業(yè)上常用模擬信號和數(shù)字信號，并運用近距離無線網(wǎng)絡對檢驗檢疫口岸熏蒸 庫區(qū)熏蒸池內(nèi)熏蒸氣體濃度進行監(jiān)測的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】[0002]目前，對檢驗檢疫口岸熏蒸庫區(qū)熏蒸池內(nèi)熏蒸氣體濃度進行監(jiān)測時，一般采用熏 蒸氣體濃度檢測探頭和數(shù)據(jù)處理主機一體化設備或者將氣體濃度檢測終端與主機通過 RS485串行通訊總線相互連接。常用一體化設備中的熏蒸氣體濃度檢測探頭有些向外輸出 工業(yè)上常用模擬信號，有些向外輸出工業(yè)上常用數(shù)字信號，設備間的差異導致這些一體化 設備很難被納入同一熏蒸氣體濃度監(jiān)測網(wǎng)絡執(zhí)行檢測任務。在使用一體化設備進行檢測 時，操作人員必須靠近熏蒸庫區(qū)檢疫處理作業(yè)現(xiàn)場，易導致監(jiān)控反饋不及時，操作人員易受 熏蒸庫區(qū)內(nèi)有害因素的傷害，也不便于根據(jù)熏蒸處理相關標準對熏蒸檢疫處理作業(yè)的全過 程實時監(jiān)控，因此無法對整個熏蒸檢疫處理作業(yè)結果進行有效性評價。當使用RS485總線 掛接所有熏蒸氣體濃度檢測終端并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進行檢測時，監(jiān)測網(wǎng)絡內(nèi)節(jié) 點數(shù)量受限，且只能沿固定線路傳輸數(shù)據(jù)，傳輸介質(zhì)的架設將有可能破壞已建的熏蒸庫區(qū) 基礎設施，存在安裝維護費用高、檢修困難、終端增減困難等弊端，同時也不能在某些惡劣 環(huán)境下實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的快速部署，易導致監(jiān)控方式不及時。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃 度監(jiān)測系統(tǒng)，基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)可接入從熏蒸氣體濃度檢測探頭 輸入的工業(yè)上常用模擬信號和數(shù)字信號，無需操作人員在熏蒸庫區(qū)旁值守，在避免因操作 人員主觀讀數(shù)記錄對熏蒸檢疫處理作業(yè)結果有效性干擾的同時，還能降低操作人員受熏蒸 庫區(qū)有害因素的傷害。同時，由于基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端的位置可以根 據(jù)熏蒸庫區(qū)總體設計需要靈活放置，能夠降低熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)安裝、維護、檢修及節(jié) 點增減的難度和成本。[0004]本發(fā)明技術方案如下:[0005]該基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)包括通過近距離無線網(wǎng)絡相連的基 于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。[0006]所述基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端包括單片機處理器及存儲模塊以 及分別與所述單片機處理器及存儲模塊相連接的電源控制模塊、模擬信號接口模塊、數(shù)字 信號接口模塊、實時顯示及故障警示模塊和基于ZigBee技術的無線通信模塊。[0007]所述模擬信號接口模塊為可將從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用模擬 信號轉換成單片機處理器及存儲模塊可處理信號的模塊。[0008]所述數(shù)字信號接口模塊為可將從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用數(shù)字信號轉換成單片機處理器及存儲模塊可處理信號的模塊。[0009]所述基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端為具有程序運行功能、數(shù)據(jù)處理 功能和組網(wǎng)通訊功能的可移動設備。[0010]所述數(shù)據(jù)監(jiān)控中心包括工控設備或高性能工作站以及與工控設備或高性能工作 站相連接的ZigBee技術無線通訊模塊。[0011]所述數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過近距離無線網(wǎng)絡可同時控制多臺基于ZigBee技術的熏蒸 氣體濃度檢測終端。[0012]本發(fā)明實現(xiàn)了檢驗檢疫口岸熏蒸庫區(qū)熏蒸池內(nèi)熏蒸氣體濃度檢測操作和熏蒸氣 體濃度檢測終端的分離，可接入從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用模擬信號和數(shù) 字信號，既能避免因操作人員主觀讀數(shù)記錄對熏蒸檢疫處理作業(yè)結果有效性的干擾，也能 降低操作人員受熏蒸庫區(qū)有害因素的傷害。同時，由于基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢 測終端的位置可以根據(jù)熏蒸庫區(qū)總體設計需要靈活放置，能降低熏蒸氣體濃度監(jiān)測網(wǎng)絡安 裝、維護、檢修及節(jié)點增減的難度和成本，加上基于ZigBee技術的近距離無線網(wǎng)絡連接不 受線纜連接終端數(shù)量和傳輸介質(zhì)架設等條件的限制，熏蒸庫區(qū)熏蒸池內(nèi)所有熏蒸氣體濃度 檢測終端檢測到的相關數(shù)據(jù)，可通過多條傳輸路徑被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)控中心，在實現(xiàn)了熏蒸 庫區(qū)內(nèi)多終端檢測的同時，通過數(shù)據(jù)傳輸通道冗余技術保障了整個熏蒸庫區(qū)內(nèi)熏蒸氣體濃 度監(jiān)測網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的安全性和時效性。【專利附圖】
【附圖說明】[0013]圖1是本發(fā)明在檢驗檢疫口岸熏蒸庫區(qū)的系統(tǒng)工作示意圖。[0014]圖2是本發(fā)明提供的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端構成模塊框圖?！揪唧w實施方式】[0015]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。[0016]圖1所示為本發(fā)明在檢驗檢疫口岸熏蒸庫區(qū)的系統(tǒng)工作示意圖。[0017]①整個熏蒸庫，為熏蒸檢疫處理作業(yè)工作場所；[0018]②單個熏蒸池，為獨立、密閉的熏蒸檢疫處理作業(yè)室；[0019]③基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端，為根據(jù)熏蒸檢疫處理作業(yè)監(jiān)測網(wǎng) 絡要求，放置在熏蒸池里面的氣體濃度檢測終端，連接上熏蒸氣體濃度檢測探頭后便能采 集并處理熏蒸氣體濃度數(shù)據(jù)；[0020]④數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，接收基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端的獲取的熏蒸 氣體濃度數(shù)據(jù)，對基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端進行參數(shù)設置、操作控制和組 網(wǎng)通訊，并完成熏蒸庫區(qū)監(jiān)測網(wǎng)絡內(nèi)相關數(shù)據(jù)的存儲、分析及發(fā)布。數(shù)據(jù)監(jiān)控中心包括具有 程序運行功能和數(shù)據(jù)處理功能的工控設備或高性能工作站以及近距離無線網(wǎng)絡ZigBee技 術無線通訊模塊。根據(jù)熏蒸庫區(qū)監(jiān)測網(wǎng)絡需要，可通過數(shù)據(jù)監(jiān)控中心控制多臺65535) 基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端，以便對熏蒸檢疫處理作業(yè)有效性做出評價。[0021]⑤無線傳輸信號，包括所有在ZigBee技術星型結構網(wǎng)絡上雙向傳輸?shù)闹噶罴皵?shù) 據(jù)。[0022]為防范熏蒸檢疫處理作業(yè)中有害因素產(chǎn)生的危害，在發(fā)生緊急情況時便于隔離危害或通風處理，檢驗檢疫口岸熏蒸處理庫區(qū)通常設在遠離生命活動區(qū)域的下風位置。為進 一步保證操作人員安全，控制顯示數(shù)據(jù)中心的位置通常要求距離熏蒸庫區(qū)I公里以上。[0023]整個檢疫處理熏蒸庫區(qū)會根據(jù)檢疫處理作業(yè)的要求，被劃分成若干個獨立、密閉 的熏蒸池。根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局相關處理標準的要求，一些特定待處理物需被 放置在熏蒸池內(nèi)，使用熏蒸氣體對其進行化學檢疫處理。為了保證熏蒸檢疫處理作業(yè)的有 效性，在熏蒸處理整個過程中，需借助熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)對密閉熏蒸池內(nèi)的熏蒸氣體 濃度進行實時檢測。[0024]根據(jù)檢疫處理相關標準要求，單個熏蒸池內(nèi)應放置2?3個基于ZigBee技術的熏 蒸氣體濃度檢測終端，根據(jù)ZigBee技術星型結構網(wǎng)絡的特點，檢測終端本身也是數(shù)據(jù)信號 傳輸介質(zhì)的節(jié)點，相當于信號傳輸中繼器，最終能夠?qū)崿F(xiàn)熏蒸氣體濃度監(jiān)測網(wǎng)絡內(nèi)所有終 端數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的傳輸。如圖1所示，通過基于ZigBee技術的近距離無線網(wǎng)絡，熏 蒸庫區(qū)內(nèi)的所有檢測終端獲取的數(shù)據(jù)最終能夠通過三條數(shù)據(jù)通道傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)控中心，也 就是說即使其中一條或者兩條數(shù)據(jù)通路出現(xiàn)故障時，整個監(jiān)測網(wǎng)絡還能正常工作。通過這 種數(shù)據(jù)傳輸鏈路冗余技術，能夠保證整個熏蒸庫區(qū)熏蒸氣體濃度監(jiān)測網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的安全性和 實效性。[0025]根據(jù)熏蒸庫區(qū)監(jiān)測網(wǎng)絡的需要，基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端在單 個熏蒸池內(nèi)的位置是可以隨意變更的，監(jiān)測終端數(shù)量是可以隨意增減的，能極大降低監(jiān)測 網(wǎng)絡安裝及改造成本。當監(jiān)測網(wǎng)絡中某個終端發(fā)生故障或需增減檢測終端時，只需更換或 增減檢測終端即可，基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端能夠在網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器的搜索、 協(xié)調(diào)和分配下，迅速與周邊檢測終端或中繼器建立聯(lián)系，并融入已有監(jiān)測網(wǎng)絡，能極大降低 監(jiān)測網(wǎng)絡檢修和終端增減的難度及成本。[0026]圖2所示為本發(fā)明基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)的構成模塊框圖，該 基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)包括通過近距離無線網(wǎng)絡相連的基于ZigBee技 術的熏蒸氣體濃度檢測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，其中所述基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度 檢測終端包括單片機處理器及存儲模塊以及分別與所述單片機處理器及存儲模塊相連接 的電源控制模塊、模擬信號接口模塊、數(shù)字信號接口模塊、實時顯示及故障警示模塊和基于 ZigBee技術的無線通信模塊。[0027]本實施例中，各模塊執(zhí)行功能如下:[0028]①電源控制模塊:為電池或外接電源供電系統(tǒng)，包括電源切換、電壓轉換及穩(wěn)壓功 倉泛;[0029]②模擬信號接口模塊:將從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用模擬信號轉 換成單片機處理器及存儲模塊可處理信號的模塊；[0030]③數(shù)字信號接口模塊:將從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用數(shù)字信號轉 換成單片機處理器及存儲模塊可處理信號的模塊:[0031]④單片機處理器及存儲模塊:采集電源控制模塊傳輸?shù)哪M信號，轉換成數(shù)字信 號，輸出電量值；從模擬信號接口模塊或數(shù)字信號接口模塊獲取熏蒸氣體濃度信號，轉換成 可處理信號，并存儲氣體濃度值；將實時檢測到氣體濃度值傳輸?shù)綄崟r顯示模塊，將基于 ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端的系統(tǒng)自身工作狀態(tài)以及熏蒸池內(nèi)作業(yè)環(huán)境警示狀 態(tài)傳輸?shù)焦收暇灸K；控制基于ZigBee技術的無線通信模塊實現(xiàn)熏蒸氣體濃度檢測值、系統(tǒng)自身工作狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境警示狀態(tài)實時近距離無線傳輸；[0032]⑤實時顯示及故障警示模塊:實時顯示檢測到氣體濃度值；以指示燈亮滅動作或 者蜂鳴器嗚叫，指示系統(tǒng)自身工作狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境警示狀態(tài)；[0033]⑥基于ZigBee技術的無線通信模塊:將單片機處理器及存儲模塊指令和數(shù)據(jù)轉 換成無線傳輸信號并發(fā)出，或接收無線傳輸信號并傳輸?shù)絾纹瑱C處理器及存儲器模塊，再 或作為網(wǎng)絡中繼器完成監(jiān)測網(wǎng)絡上的無線信號傳輸；[0034]⑦數(shù)據(jù)監(jiān)控中心:采集基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端的檢測數(shù)據(jù)，并 對基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端進行參數(shù)設置、操作控制和組網(wǎng)通訊，并完成 熏蒸庫區(qū)監(jiān)測網(wǎng)絡內(nèi)相關數(shù)據(jù)的存儲、分析及發(fā)布。數(shù)據(jù)監(jiān)控中心包括具有程序運行功能 和數(shù)據(jù)處理功能的工控設備或高性能工作站以及近距離無線網(wǎng)絡ZigBee技術無線通訊模 塊。根據(jù)熏蒸庫區(qū)監(jiān)測網(wǎng)絡需要，可通過數(shù)據(jù)監(jiān)控中心控制多臺(€ 65535)基于ZigBee 技術的熏蒸氣體濃度檢測終端，以便對熏蒸檢疫處理作業(yè)有效性做出評價。[0035]⑧熏蒸氣體濃度檢測探頭:為可將熏蒸氣體濃度信號轉換成工業(yè)上常用模擬信號 或數(shù)字信號的傳感器及其接口電路，是用來配合該發(fā)明基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度 監(jiān)測系統(tǒng)工作的重要模塊。[0036]本發(fā)明并不局限于上述實施方式，對本領域一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明 原理的前提下對其所做的任何顯而易見的改動，均不超出本申請所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，包括通過近距離無線 網(wǎng)絡相連的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，所 述基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端包括單片機處理器及存儲模塊以及分別與所 述單片機處理器及存儲模塊相連接的電源控制模塊、模擬信號接口模塊、數(shù)字信號接口模 塊、實時顯示及故障警示模塊和基于ZigBee技術的無線通信模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，所 述模擬信號接口模塊為可將從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用模擬信號轉換成 單片機處理器及存儲模塊可處理信號的模塊。
4.根據(jù)權利要求2所述的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，所 述數(shù)字信號接口模塊為可將從熏蒸氣體濃度檢測探頭輸入的工業(yè)上常用數(shù)字信號轉換成 單片機處理器及存儲模塊可處理信號的模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，所 述基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢測終端為具有程序運行功能、數(shù)據(jù)處理功能和組網(wǎng) 通訊功能的可移動設備。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，所 述數(shù)據(jù)監(jiān)控中心包括工控設備或高性能工作站以及與工控設備或高性能工作站相連接的 ZigBee技術無線通訊模塊。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，所 述數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過近距離無線網(wǎng)絡可同時控制多臺基于ZigBee技術的熏蒸氣體濃度檢 測終端。
【文檔編號】G08C17/02GK103558339SQ201310486181
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權日:2013年1月28日
【發(fā)明者】龔紹潤, 王躍進, 鄒兵 申請人:中國檢驗檢疫科學研究院