基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，属于远程监控领域。本实用新型解决的技术问题是：现有工业现场环境下，对于一些禁止使用通信电缆或者很难使用电缆的场合无法实现远程监控。本实用新型的技术方案为：基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，包括微控制器、与微控制器分别连接的采集模块、存储模块以及上位机。本实用新型的有益效果是，能对大范围内以及环境苛刻的工业现场进行远程监控和控制。
【专利说明】
基于Z i gbee技术的工业现场全方位远程监控系统
技术领域
[0001]本实用新型属于远程监控领域，特别涉及一种基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统。
【背景技术】
[0002]传统随着科技的进步，工业现场传统的电缆数据传输系统，以及人工控制等已无法适应趋于严苛的工业生产环境，如高温高压，严寒，强信号干扰等。在工业现场环境下，对于一些禁止使用通信电缆(如超净或真空封闭空间)或者很难使用电缆(如移动或旋转对象上的传感器、手持数据采集设备、强腐蚀恶劣环境)的场合，可以采用无线通信技术来组建现场设备。
[0003]Zigbee是一种稳定性很高的无线传输网络，可用上万个无线数传模块组成一个无线数传网络平台，且可以实现模块之间的相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展，这使得整个系统可监控的范围大大增加。对于无法实现电缆传输的工业现场，采用Zigbee技术有效地解决了信息组网和传输难题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，包括微控制器、与微控制器分别连接的采集模块、存储模块以及上位机，
[0007]采集模块包括温度传感器，用来采集工业现场厂房的温度，并通过zigbee将采集的温度信号传输给微控制器；
[0008]湿度传感器，用来采集工业现场厂房的湿度，并将采集的湿度信号通过zigbee传输给微控制器；
[0009]电机传感器，用来采集工业现场电机的转速，并将采集的电机转速信号通过zigbee传输给微控制器；
[0010]微控制器，用于接收上述模块传输过来的各种信号，并将控制信号通过zigbee反馈给上述模块；
[0011 ]存储模块，用来存储单片机内的相关信息；
[0012]上位机，通过RS232串口与控制器相连，用来显示经微控制器处理的各种信息。
[0013]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统与现有技术不同之处在于:本实用新型将多传感器节点组建Zigbee网络，实现了对工业现场远程无线监测和自动控制的目的，使得对大范围及环境苛刻的工业现场的远程控制成为可能。
[0014]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，还包括中央空调、加湿器、风机或丝杆、第一继电器、第二继电器以及电机，所述中央空调与第一继电器相连，加湿器与第二继电器相连，风机或丝杆与所述电机相连，第一继电器、第二继电器以及电机均通过zigbee与所述微控制器相连。
[0015]本实用新型通过微控制器发出的控制信号来控制第一继电器的开或关从而控制中央空调的开启或关闭，进而调节厂房内的温度;通过微控制器发出的控制信号来控制第二继电器的开或关从而控制加湿器的开启或关闭，进而调节厂房内的湿度;通过微控制器发出的控制信号来控制电机的开启与关闭从而控制与电机相连的风机的开启或关闭，进而调节厂房内的空气浓度，使之维持在一定的范围内，或者通过控制信号来控制电机的正反转，从而控制与电机相连的丝杆往复运动。
[0016]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，还包括第一功放、第二功放和第三功放，第一功放与第一继电器相连，第二功放与第二继电器相连，第三功放与电机相连。
[0017]第一功放、第二功放和第三功放分别用来放大微控制器发送的相关信号，并将放大的信号分别传送给第一继电器、第二继电器以及电机。
[0018]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，所述微控制器采用MSP430单片机。
[0019]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，所述温度传感器采用DS18B20，所述湿度传感器采用DH11，所述电机传感器采用霍尔49E。
[0020]本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，所述上位机是智能手机或笔记本电脑。
[0021]智能手机或笔记本电脑上安装LABVIEW虚拟控制平台，一方面智能手机或笔记本电脑可以随身携带，便于用户在不同的地方使用，另一方面LABVIEW虚拟控制平台能将现场设备的各种信号以框图的形式展现在用户面前，具有直观、形象，易于观察的有益效果。
[0022]综上所述，本实用新型的有益效果是，能对大范围内以及环境苛刻的工业现场进行远程监控和控制。
[0023]下面结合附图对本实用新型的基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统作进一步说明。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的结构示意图。
[0025]图2为本实用新型温度传感器节点电路图。
[0026]图3为本实用新型湿度传感器节点电路图。
[0027]图4为本实用新型电机传感器节点电路图。
[0028]图5为本实用新型电机传感器节点电路图。
[0029]图6为本实用新型第一或第二继电器控制电路图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本实用新型基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，包括微控制器、与微控制器分别连接的采集模块、存储模块以及上位机；
[0031]采集模块包括温度传感器，用来采集工业现场厂房的温度，并通过zigbee将采集的温度信号传输给微控制器；
[0032]湿度传感器，用来采集工业现场厂房的湿度，并将采集的湿度信号通过zigbee传输给微控制器；
[0033]电机传感器，用来采集工业现场电机的转速，并将采集的电机转速信号通过zigbee传输给微控制器；
[0034]微控制器，用于接收上述模块传输过来的各种信号，并将控制信号通过zigbee反馈给上述模块；
[0035]存储模块，用来存储微控制器内的相关信息；
[0036]上位机，通过RS232串口与控制器相连，用来显示经微控制器处理的各种信息。
[0037]如图2和图3所示，分别为本实用新型温度传感器节点电路图和湿度传感器节点电路图。
[0038]如图4所示，当电机与风机相连时，通过控制三极管Ql的通断来控制电机的开启和关闭，从而带动风机的转动或停止。
[0039]如图5所示，当电机与丝杆相连时，通过比较器LM311比较输入的电压与既定电压的大小，从而控制电机的正向转动或者反向转动，进而带动与之相连的丝杆做往复运动。
[0040]如图6所示，通过第一或第二继电器来控制电路的通断从而控制与第一继电器或第二继电器相连的现场设备的运转。
[0041]本实用新型选取工业现场设备作为被控对象，借助各类型传感器实现前端工业现场信号采集，在本设计中以温度、湿度和电机转速为测量对象，分别采用DS18B20、DH11和霍尔传感器，经过Zigbee节点对数据进行无线传输，总节点接收的数据输入到微控制器MSP430中进行处理，上位机和下位机之间的通信由串口通信RS232来完成，Labview平台对上位机的数据进行分析和处理，并及时发出控制信号反馈给继电器和电机等器件。
[0042]工业现场设备为中央空调、加湿器、风机以及丝杆等。中央空调与第一继电器相连，加湿器与第二继电器相连，风机或丝杆与所述电机相连，第一继电器、第二继电器以及电机均通过zigbee与所述微控制器相连。第一功放与第一继电器相连，第二功放与第二继电器相连，第三功放与电机相连。
[0043]本实用新型的工作原理:通过温度传感器18B20采集温度信号，温湿度传感器DHT11采集湿度信号，霍尔传感器49E采集电机的转速，并将这些信号传输到CC2530S0C模块，然后通过ZIGBEE协议将数据无线传输给总节点，总节点再通过串口通信将数据发送给上位机，采用LABVIEW进行图形显示和分析处理，同时也可以通过LABVIEW实现上位机对各个子节点的继电器进行通断控制，以及对电机的通断或者正反转进行调整等。
[0044]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，其特征是:包括微控制器、与微控制器分别连接的采集模块、存储模块以及上位机， 采集模块包括温度传感器，用来采集工业现场厂房的温度，并通过zigbee将采集的温度信号传输给微控制器； 湿度传感器，用来采集工业现场厂房的湿度，并将采集的湿度信号通过zigbee传输给微控制器； 电机传感器，用来采集工业现场电机的转速，并将采集的电机转速信号通过zigbee传输给微控制器； 微控制器，用于接收上述模块传输过来的各种信号，并将控制信号通过zigbee反馈给上述模块； 存储模块，用来存储微控制器内的相关信息； 上位机，通过RS232串口与控制器相连，用来显示经微控制器处理的各种信息。2.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，其特征在于:还包括中央空调、加湿器、风机或丝杆、第一继电器、第二继电器以及电机，所述中央空调与第一继电器相连，加湿器与第二继电器相连，风机或丝杆与所述电机相连，第一继电器、第二继电器以及电机均通过zigbee与所述微控制器相连。3.根据权利要求2所述的基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，其特征在于:还包括第一功放、第二功放和第三功放，第一功放与第一继电器相连，第二功放与第二继电器相连，第三功放与电机相连。4.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，其特征在于:所述微控制器采用MSP430单片机。5.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，其特征在于:所述温度传感器采用DS18B20，所述湿度传感器采用DHl I，所述电机传感器采用霍尔49E。6.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee技术的工业现场全方位远程监控系统，其特征在于:所述上位机是智能手机或笔记本电脑。
【文档编号】G05B19/042GK205563206SQ201620389716
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】张燕, 朱海霞, 许毅立, 杭成
【申请人】南京航空航天大学金城学院