一种基于Zigbee的开关柜温差报警系统的制作方法

本实用新型一种基于Zigbee的开关柜温差报警系统，涉及开关柜在线监测领域。

背景技术：

对温度进行监控是开关柜在线监测的重要内容，现有的温度检测通常都是在开关柜内装设温度传感器进行温度监测，但是由于开关柜的工作环境恶劣，有些地方昼夜温差大，四季温度变化大，只能认为观察温度数据判断温度是否过高，无法根据外部温度环境来判断开关柜内温度是否过高，因此，当温度过高进行预警的判据明显不足。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于Zigbee的开关柜温差报警系统，基于外部环境温度判断开关柜内温度是否过高，可在开关柜内温度过高时进行报警，通知工作人员进行排查，有效保障了开关柜的安全可靠运行。

本实用新型采取的技术方案为：

一种基于Zigbee的开关柜温差报警系统，包括位于开关柜外部的第一温度检测模块、第一信号调理模块、第一无线数据处理模块；设置在开关柜内的第二温度检测模块、第二信号调理模块、第二无线数据处理模块。所述第一温度检测模块连接第一信号调理模块，第一信号调理模块连接第一A/D转换模块，第一A/D转换模块连接第一无线数据处理模块。所述第二温度检测模块连接第二信号调理模块，第二信号调理模块连接第二A/D转换模块，第二A/D转换模块连接第二无线数据处理模块。所述第二无线数据处理模块连接按键模块、显示模块、报警模块。第一无线数据处理模块与第二无线数据处理模块之间通过Zigbee网络无线连接。

该系统还包括位于开关柜外部的第一电源模块、设置在开关柜内的第二电源模块，所述第一电源模块、第二电源模块均采用交流220V供电，利用全桥整流电路将交流电整流成具有稳压特性直流电。

所述第一温度检测模块、第二温度检测模块均为DS18B20型的温度传感器。

所述第一信号调理模块、第二信号调理模块均包括OP07型DIFET运算放大器。

所述第一A/D转换模块、第二A/D转换模块均为MC14433型A/D转换器。

所述第一无线数据处理模块包括第一Zigbee无线传输芯片，第一Zigbee无线传输芯片中集成有第一MCU处理器、第一无线收发模块，第一MCU处理器连接第一无线收发模块。

所述第一MCU处理器为8051单片机，所述第一无线收发模块为RF收发器。

所述第二无线数据处理模块包括第二Zigbee无线传输芯片，第二Zigbee无线传输芯片中集成有第二MCU处理器、第二无线收发模块，第二MCU处理器连接第二无线收发模块、按键模块、显示模块、报警模块。

所述第二MCU处理器为8051单片机，所述第二无线收发模块为RF收发器。

所述显示模块为静态数码管。

本实用新型一种基于Zigbee的开关柜温差报警系统，有益效果如下：

1：利用Zigbee无线网络，将采集到的两种不同环境下的温度数据进行比较，可以为判断开关柜是否温度过高提供更合理的判据。

2：可以根据使用者需要设定温升差值，达到该差值之后，报警器才报警。

3：利用Zigbee网络传送无线数据，更稳定方便。

附图说明

图1是本实用新型系统结构连接示意图。

图2是本实用新型系统的电源模块电路图。

图3是本实用新型系统的信号调理模块电路图。

图4是本实用新型系统的无线数据处理模块电路图。

图5是本实用新型系统的报警模块电路图。

图6是本实用新型系统的工作流程图。

具体实施方式

一种基于Zigbee的开关柜温差报警系统，包括位于开关柜外部的第一温度检测模块1、第一信号调理模块2、第一无线数据处理模块；设置在开关柜内的第二温度检测模块3、第二信号调理模块4、第二无线数据处理模块。

所述第一温度检测模块1连接第一信号调理模块2，第一信号调理模块2连接第一A/D转换模块5，第一A/D转换模块5连接第一无线数据处理模块。

所述第二温度检测模块3连接第二信号调理模块4，第二信号调理模块4连接第二A/D转换模块6，第二A/D转换模块6连接第二无线数据处理模块。所述第二无线数据处理模块连接按键模块7、显示模块8、报警模块9。

第一无线数据处理模块与第二无线数据处理模块之间通过Zigbee网络无线连接。

该系统还包括位于开关柜外部的第一电源模块10、设置在开关柜内的第二电源模块11，所述第一电源模块10、第二电源模块11均采用交流220V供电，利用全桥整流电路将交流电整流成具有稳压特性直流电，电源模块电路图如图2所示。

所述第一温度检测模块1、第二温度检测模块3均为DS18B20型的温度传感器。它有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样等优点，测温范围为-55℃～+125℃。

所述第一信号调理模块2、第二信号调理模块4均采用OP07型DIFET运算放大器，具有低失调、高开环增益的特性。

所述第一A/D转换模块5、第二A/D转换模块6均为MC14433型A/D转换器，具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点。

所述第一无线数据处理模块包括第一Zigbee无线传输芯片，第一Zigbee无线传输芯片中集成有第一MCU处理器12、第一无线收发模块13，第一MCU处理器12连接第一无线收发模块13。所述第一MCU处理器12为8051单片机，所述第一无线收发模块13为RF收发器。所述第二无线数据处理模块包括第二Zigbee无线传输芯片，第二Zigbee无线传输芯片中集成有第二MCU处理器14、第二无线收发模块15，第二MCU处理器14连接第二无线收发模块15、按键模块7、显示模块8、报警模块9。

所述第二MCU处理器14为8051单片机，所述第二无线收发模块15为RF收发器。RF收发器为2.4-GHz IEEE 802.15.4的RF收发器，收发距离为150-200米，有极高的接收灵敏度和抗干扰性能，只需一个晶振，即可满足网络系统需要，可同时发送和接受数据，进行Zigbee通信。

第二无线数据处理模块连接按键模块7，可以对温度差值进行设定。

所述显示模块8为静态数码管，可以很方便的显示出温度数据。

报警模块9采用SONTEEN公司的蜂鸣器，其输入电压为3.5—5.5V，频率为2300±500Hz，其驱动电路如图5所示。

工作原理：

当电源模块接通电源开始工作后，最前端是的DS18B20型的温度传感器，流过器件的电流(A)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数，即：I_r/T＝1μA/K，式中：I_r为流过器件(DS18B20)的电流，单位为A；T为热力学温度，单位为K。温度传感器把采集到的模拟信号，经过信号调理模块，对采集到的信号进行适当调整，即放大，滤波，共模抑制及隔离等等，信号调理模块如图3所示。转换后的数据将适合A/D转换模块的需要。A/D转换模块把模拟量转换为数字量后输出给MCU处理器，MCU处理器控制数据的采集传输，它是整个系统的核心，这个MCU处理器集成在无线传输芯片CC2530中，可同时收发数据，无线收发模块的通信距离为150-200米。

在开始进行温度监测前，用户可先利用按键模块7设定一个温差值，若数据超过这个值，第二MCU处理器14驱动报警模块9报警，不超过就正常运行。

位于开关柜的第二MCU处理器14收到两个温度数据后，将开关柜内的温度数值减去环境温度的数值，将这个差值与用户输入的设定差值进行比较，大于用户设定值，就驱动蜂鸣器发出报警声音提醒工作人员。同时，还有一个显示模块8和第二MCU处理器14相连，显示模块8是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的数码管器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。就可以控制着数码管的亮或暗，以达到显示的目的。显示模块8可以显示开关柜内温度，外部环境温度，用户设定差值和实时差值，程序工作流程图如图6所示。