基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，该监测系统包括通过近距离无线网络相连的熏蒸气体浓度检测终端和数据监控中心。所述熏蒸气体浓度检测终端包括单片机处理器及存储模块以及分别与所述单片机处理器及存储模块相连接的电源控制模块、模拟信号接口模块、数字信号接口模块、实时显示及故障警示模块和基于ZigBee技术的无线通信模块。所述熏蒸气体浓度检测终端可接入从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用模拟信号或数字信号，提高了熏蒸气体浓度监测网络的兼容性。基于ZigBee技术星型网络结构优势，降低了网络安装、维护和检修的难度及成本，同时保证了熏蒸检疫处理的准确性、可靠性和操作人员的人身安全。
【专利说明】基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统【技术领域】[0001]本发明涉及一种熏蒸气体浓度监测系统，尤其是一种可接入从熏蒸气体浓度检测 探头输入的工业上常用模拟信号和数字信号，并运用近距离无线网络对检验检疫口岸熏蒸 库区熏蒸池内熏蒸气体浓度进行监测的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统。【背景技术】[0002]目前，对检验检疫口岸熏蒸库区熏蒸池内熏蒸气体浓度进行监测时，一般采用熏 蒸气体浓度检测探头和数据处理主机一体化设备或者将气体浓度检测终端与主机通过 RS485串行通讯总线相互连接。常用一体化设备中的熏蒸气体浓度检测探头有些向外输出 工业上常用模拟信号，有些向外输出工业上常用数字信号，设备间的差异导致这些一体化 设备很难被纳入同一熏蒸气体浓度监测网络执行检测任务。在使用一体化设备进行检测 时，操作人员必须靠近熏蒸库区检疫处理作业现场，易导致监控反馈不及时，操作人员易受 熏蒸库区内有害因素的伤害，也不便于根据熏蒸处理相关标准对熏蒸检疫处理作业的全过 程实时监控，因此无法对整个熏蒸检疫处理作业结果进行有效性评价。当使用RS485总线 挂接所有熏蒸气体浓度检测终端并将数据传输至数据监控中心进行检测时，监测网络内节 点数量受限，且只能沿固定线路传输数据，传输介质的架设将有可能破坏已建的熏蒸库区 基础设施，存在安装维护费用高、检修困难、终端增减困难等弊端，同时也不能在某些恶劣 环境下实现监测系统的快速部署，易导致监控方式不及时。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于ZigBee技术的熏蒸气体浓 度监测系统，基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统可接入从熏蒸气体浓度检测探头 输入的工业上常用模拟信号和数字信号，无需操作人员在熏蒸库区旁值守，在避免因操作 人员主观读数记录对熏蒸检疫处理作业结果有效性干扰的同时，还能降低操作人员受熏蒸 库区有害因素的伤害。同时，由于基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端的位置可以根 据熏蒸库区总体设计需要灵活放置，能够降低熏蒸气体浓度监测系统安装、维护、检修及节 点增减的难度和成本。[0004]本发明技术方案如下:[0005]该基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统包括通过近距离无线网络相连的基 于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端和数据监控中心。[0006]所述基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端包括单片机处理器及存储模块以 及分别与所述单片机处理器及存储模块相连接的电源控制模块、模拟信号接口模块、数字 信号接口模块、实时显示及故障警示模块和基于ZigBee技术的无线通信模块。[0007]所述模拟信号接口模块为可将从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用模拟 信号转换成单片机处理器及存储模块可处理信号的模块。[0008]所述数字信号接口模块为可将从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用数字信号转换成单片机处理器及存储模块可处理信号的模块。[0009]所述基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端为具有程序运行功能、数据处理 功能和组网通讯功能的可移动设备。[0010]所述数据监控中心包括工控设备或高性能工作站以及与工控设备或高性能工作 站相连接的ZigBee技术无线通讯模块。[0011]所述数据监控中心通过近距离无线网络可同时控制多台基于ZigBee技术的熏蒸 气体浓度检测终端。[0012]本发明实现了检验检疫口岸熏蒸库区熏蒸池内熏蒸气体浓度检测操作和熏蒸气 体浓度检测终端的分离，可接入从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用模拟信号和数 字信号，既能避免因操作人员主观读数记录对熏蒸检疫处理作业结果有效性的干扰，也能 降低操作人员受熏蒸库区有害因素的伤害。同时，由于基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检 测终端的位置可以根据熏蒸库区总体设计需要灵活放置，能降低熏蒸气体浓度监测网络安 装、维护、检修及节点增减的难度和成本，加上基于ZigBee技术的近距离无线网络连接不 受线缆连接终端数量和传输介质架设等条件的限制，熏蒸库区熏蒸池内所有熏蒸气体浓度 检测终端检测到的相关数据，可通过多条传输路径被传输到数据监控中心，在实现了熏蒸 库区内多终端检测的同时，通过数据传输通道冗余技术保障了整个熏蒸库区内熏蒸气体浓 度监测网络数据的安全性和时效性。【专利附图】
【附图说明】[0013]图1是本发明在检验检疫口岸熏蒸库区的系统工作示意图。[0014]图2是本发明提供的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端构成模块框图。【具体实施方式】[0015]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。[0016]图1所示为本发明在检验检疫口岸熏蒸库区的系统工作示意图。[0017]①整个熏蒸库，为熏蒸检疫处理作业工作场所；[0018]②单个熏蒸池，为独立、密闭的熏蒸检疫处理作业室；[0019]③基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端，为根据熏蒸检疫处理作业监测网 络要求，放置在熏蒸池里面的气体浓度检测终端，连接上熏蒸气体浓度检测探头后便能采 集并处理熏蒸气体浓度数据；[0020]④数据监控中心，接收基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端的获取的熏蒸 气体浓度数据，对基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端进行参数设置、操作控制和组 网通讯，并完成熏蒸库区监测网络内相关数据的存储、分析及发布。数据监控中心包括具有 程序运行功能和数据处理功能的工控设备或高性能工作站以及近距离无线网络ZigBee技 术无线通讯模块。根据熏蒸库区监测网络需要，可通过数据监控中心控制多台65535) 基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端，以便对熏蒸检疫处理作业有效性做出评价。[0021]⑤无线传输信号，包括所有在ZigBee技术星型结构网络上双向传输的指令及数 据。[0022]为防范熏蒸检疫处理作业中有害因素产生的危害，在发生紧急情况时便于隔离危害或通风处理，检验检疫口岸熏蒸处理库区通常设在远离生命活动区域的下风位置。为进 一步保证操作人员安全，控制显示数据中心的位置通常要求距离熏蒸库区I公里以上。[0023]整个检疫处理熏蒸库区会根据检疫处理作业的要求，被划分成若干个独立、密闭 的熏蒸池。根据国家质量监督检验检疫总局相关处理标准的要求，一些特定待处理物需被 放置在熏蒸池内，使用熏蒸气体对其进行化学检疫处理。为了保证熏蒸检疫处理作业的有 效性，在熏蒸处理整个过程中，需借助熏蒸气体浓度监测系统对密闭熏蒸池内的熏蒸气体 浓度进行实时检测。[0024]根据检疫处理相关标准要求，单个熏蒸池内应放置2?3个基于ZigBee技术的熏 蒸气体浓度检测终端，根据ZigBee技术星型结构网络的特点，检测终端本身也是数据信号 传输介质的节点，相当于信号传输中继器，最终能够实现熏蒸气体浓度监测网络内所有终 端数据向数据监控中心的传输。如图1所示，通过基于ZigBee技术的近距离无线网络，熏 蒸库区内的所有检测终端获取的数据最终能够通过三条数据通道传输到数据监控中心，也 就是说即使其中一条或者两条数据通路出现故障时，整个监测网络还能正常工作。通过这 种数据传输链路冗余技术，能够保证整个熏蒸库区熏蒸气体浓度监测网络数据的安全性和 实效性。[0025]根据熏蒸库区监测网络的需要，基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端在单 个熏蒸池内的位置是可以随意变更的，监测终端数量是可以随意增减的，能极大降低监测 网络安装及改造成本。当监测网络中某个终端发生故障或需增减检测终端时，只需更换或 增减检测终端即可，基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端能够在网络协调器的搜索、 协调和分配下，迅速与周边检测终端或中继器建立联系，并融入已有监测网络，能极大降低 监测网络检修和终端增减的难度及成本。[0026]图2所示为本发明基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统的构成模块框图，该 基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统包括通过近距离无线网络相连的基于ZigBee技 术的熏蒸气体浓度检测终端和数据监控中心，其中所述基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度 检测终端包括单片机处理器及存储模块以及分别与所述单片机处理器及存储模块相连接 的电源控制模块、模拟信号接口模块、数字信号接口模块、实时显示及故障警示模块和基于 ZigBee技术的无线通信模块。[0027]本实施例中，各模块执行功能如下:[0028]①电源控制模块:为电池或外接电源供电系统，包括电源切换、电压转换及稳压功 倉泛;[0029]②模拟信号接口模块:将从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用模拟信号转 换成单片机处理器及存储模块可处理信号的模块；[0030]③数字信号接口模块:将从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用数字信号转 换成单片机处理器及存储模块可处理信号的模块:[0031]④单片机处理器及存储模块:采集电源控制模块传输的模拟信号，转换成数字信 号，输出电量值；从模拟信号接口模块或数字信号接口模块获取熏蒸气体浓度信号，转换成 可处理信号，并存储气体浓度值；将实时检测到气体浓度值传输到实时显示模块，将基于 ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端的系统自身工作状态以及熏蒸池内作业环境警示状 态传输到故障警示模块；控制基于ZigBee技术的无线通信模块实现熏蒸气体浓度检测值、系统自身工作状态和作业环境警示状态实时近距离无线传输；[0032]⑤实时显示及故障警示模块:实时显示检测到气体浓度值；以指示灯亮灭动作或 者蜂鸣器呜叫，指示系统自身工作状态和作业环境警示状态；[0033]⑥基于ZigBee技术的无线通信模块:将单片机处理器及存储模块指令和数据转 换成无线传输信号并发出，或接收无线传输信号并传输到单片机处理器及存储器模块，再 或作为网络中继器完成监测网络上的无线信号传输；[0034]⑦数据监控中心:采集基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端的检测数据，并 对基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端进行参数设置、操作控制和组网通讯，并完成 熏蒸库区监测网络内相关数据的存储、分析及发布。数据监控中心包括具有程序运行功能 和数据处理功能的工控设备或高性能工作站以及近距离无线网络ZigBee技术无线通讯模 块。根据熏蒸库区监测网络需要，可通过数据监控中心控制多台(€ 65535)基于ZigBee 技术的熏蒸气体浓度检测终端，以便对熏蒸检疫处理作业有效性做出评价。[0035]⑧熏蒸气体浓度检测探头:为可将熏蒸气体浓度信号转换成工业上常用模拟信号 或数字信号的传感器及其接口电路，是用来配合该发明基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度 监测系统工作的重要模块。[0036]本发明并不局限于上述实施方式，对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明 原理的前提下对其所做的任何显而易见的改动，均不超出本申请所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，包括通过近距离无线 网络相连的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端和数据监控中心。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，所 述基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端包括单片机处理器及存储模块以及分别与所 述单片机处理器及存储模块相连接的电源控制模块、模拟信号接口模块、数字信号接口模 块、实时显示及故障警示模块和基于ZigBee技术的无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，所 述模拟信号接口模块为可将从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用模拟信号转换成 单片机处理器及存储模块可处理信号的模块。
4.根据权利要求2所述的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，所 述数字信号接口模块为可将从熏蒸气体浓度检测探头输入的工业上常用数字信号转换成 单片机处理器及存储模块可处理信号的模块。
5.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，所 述基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检测终端为具有程序运行功能、数据处理功能和组网 通讯功能的可移动设备。
6.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，所 述数据监控中心包括工控设备或高性能工作站以及与工控设备或高性能工作站相连接的 ZigBee技术无线通讯模块。
7.根据权利要求6所述的基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度监测系统，其特点在于，所 述数据监控中心通过近距离无线网络可同时控制多台基于ZigBee技术的熏蒸气体浓度检 测终端。
【文档编号】G08C17/02GK103558339SQ201310486181
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年1月28日
【发明者】龚绍润, 王跃进, 邹兵 申请人:中国检验检疫科学研究院