基于ZigBee-WiFi的强抗干扰干雾抑尘设备远程监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保设备领域，尤其是降尘设备和系统，具体涉及基于ZigBee-WiFi的强抗干扰干雾抑尘设备远程监测系统。
【背景技术】
[0002]干雾抑尘技术是一种利用谐振腔超声波共振产生1-1Oum高度雾化的水雾颗粒，使雾滴与相近尺寸的粉尘颗粒充分碰撞凝聚，从而有效消除粉尘及呼吸性粉尘的技术。该技术由于产生雾滴尺寸与粉尘相仿而优于传统技术，已在矿山、火电厂、港口、垃圾处理站等多粉尘场所广泛应用。
[0003]现在常用的干雾抑尘设备的核心为一个带有谐振腔、进气口和进水口的喷嘴，通过向进水口和进气口传输具有一定压力的液体和空气，液体被空气加速冲击切割成微水滴，并在谐振腔中共振形成微米级水雾颗粒。然而由于液体与气体的超高压冲击使谐振腔磨损、或使用带有颗粒和腐蚀性的污水极易使谐振腔腐蚀、水压气压不足、供电不稳等情况的存在，干雾喷嘴装置在使用过程中难免会产生故障。
[0004]目前安装在工厂的多个干雾抑尘喷嘴装置，一般都是由普通维护人员到现场进行定时检查维修及更换磨损喷嘴。这种方式会导致故障装置不能被及时发现、浪费水电和空气资源、增加人工成本等问题。随着监测技术的发展，在干雾抑尘设备上也配备了远程监测系统，但是基于干雾抑尘设备的工作环境的复杂多样化，远程监测系统会收到干扰，有时不能实时高效的数据传输，无法很好的对整个工厂中多个干雾降尘点的干雾抑尘喷嘴设备的监测与维护。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了基于ZigBee-WiFi的强抗干扰干雾抑尘设备远程监测系统，该监测系统能够提供高效实时的数据传输，并具有强抗干扰性能，实现对整个工厂中多个干雾降尘点的干雾抑尘喷嘴设备的监测与维护。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]—种基于ZigBee-WiFi的强抗干扰干雾抑尘设备远程监测系统，其包括:若干个干雾抑尘设备、无线通信模块、路由模块和中心服务器，所述干雾抑尘设备通过所述无线通信模块和路由模块与所述中心服务器联接并且上传监测数据，所述中心服务器向所述干雾抑尘设备发送控制指令；
[0008]所述干雾抑尘设备包括:超声波干雾喷嘴装置、控制器和无线通信收发模块，所述无线通信收发模块为ZigBee监测终端，所述ZigBee监测终端通过串行数据接口与所述控制器通信，所述ZigBee监测终端终端具有自主组网和无线路由的功能，所述ZigBee监测终端设定自组为mesh网络，所述ZigBee监测终端进入网络覆盖区域通过所述mesh网络自动路由加入到网络中与所述控制器通信；
[0009]所述路由模块为ZigBee-WiFi无线路由器，所述无线通信模块为ZigBee终端，所述ZigBee终端发现干扰后进行能量扫描，选择空闲信道，然后跳转信道，使ZigBee网络避免干扰，同时ZigBee对WiFi网络的干扰也减小或者消除；
[0010]所述中心服务器能够显示其采集到的各个所述干雾抑尘设备的粉尘含量曲线，当所述曲线持续高于阈值的时间超过降尘时间时，所述中心服务器通过所述mesh网络发送数据采集命令，所述控制器收到命令后采集分析所述干雾抑尘设备的供电、气压、水压、雾滴状况，监测出所述超声波干雾喷嘴装置的故障类型，通过所述ZigBee-WiFi无线路由器将监测到的信息发送到网络，工作人员及时检修。
[0011]优选地，所述超声波干雾喷嘴装置的进气管和进水管连接有压力传感器，所述压力传感器测量O-1MPa的气压和液压。
[0012]优选地，所述超声波干雾喷嘴装置的前端设有激光探测器，所述激光探测器用于检测雾滴的尺寸。
[0013]优选地，所述ZigBee-WiFi无线路由器包括ZigBee模块、WiFi模块以及将所述ZigBee模块和WiFi模块互联的RS485通信接口。
[0014]优选地，所述控制器为单片机，通过IIC连接数据存储器FLASH，所述FLASH用于存储程序和采集的监测数据，所述压力传感器和激光探测器分别通过A/D转换接口与所述单片机连接。
[0015]优选地，所述单片机通过A/D转换接口连接一个粉尘检测仪，所述粉尘检测仪检测PMlO含量。
[0016]优选地，所述ZigBee监测终端采用开源ZigBee2007协议栈，采用频率捷变方式减小或者消除干扰，ZigBee信道划分为四个部分:与S信道I重合的信道11、12、13、14，与S信道6重合的信道16、17、18、19，与S信道11重合的信道21、22、23、24，与S信道无重合的信道15、20、25、26，频率捷变在四个部分跳变，减少信道传输干扰，提高信号传输率。
[0017]优选地，所述频率捷变方式的流程包括:
[0018]第一步，初始化完成后进行信道扫描，如果检测到信道干扰，则进行捷变处理，如果没有检测到信道干扰则判断是否允许绑定；
[0019]第二步，如果可以绑定则进行信道绑定，建立绑定表和分配地址；
[0020]第三步，进行数据收发并且验证数据是否收发成功，如果数据正确代表收发成功，如果数据不正确代表收发失败，返回重新进行收据收发，数据收发成功后进行数据预处理；
[0021]第四步，将数据进行转发，转发到网络的其它节点或者中心服务器。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]其一、监测系统能够提供高效实时的数据传输，并具有强抗干扰性能，实现对整个工厂中多个干雾降尘点的干雾抑尘喷嘴设备的监测与维护。
[0024]其二、本发明在工厂干雾抑尘系统的每台设备上都安装了控制器和ZigBee无线收发模块，对设备的工作情况等信息进行收集并定时上传至中心服务器，方便对干雾降尘设备的统一管理维护。
[0025]其三、本发明采用ZigBee模块组成Mesh网络实现数据和命令的无线传输，并组成大型传感器网络，采用ZigBee-WiFi无线路由器作为网络集中器，而且采用最新频率捷变高抗干扰技术，避免了节点数据无线传输的干扰问题，同时避免了有线传输中施工布线的繁琐环节。并且，Mesh网络具有多跳的特点，网络中节点可通过其他中间节点作为路由器实现多跳通信，带有ZigBee模块的终端降尘设备可自动加入和离开无线网络，系统可维护性和扩展性大大增强。
[0026]其四、本发明的监测系统的中心服务器可实时显示干雾抑尘点的现场粉尘含量数据曲线，对于带有故障信息的数据及时分析，实现了系统的远程实时监控，可方便管理者及时发现问题，避免了由于设备故障造成的水电资源的浪费和定时到现场检测的麻烦。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本发明的系统的原理构成图。
[0029]图2为ZigBee与WiFi模块硬件连接图。
[0030]图3为ZigBee和WiFi信道分布图。
[0031 ] 图4为频率捷变方式程序流程图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]实施例
[0034]如图1所示，本实施例中公开了一种基于ZigBee-WiFi的强抗干扰干雾抑尘设备远程监测系统，其包括:若干个干雾抑尘设备、无线通信模块、路由模块和中心服务器，上述干雾抑尘设备通过上述无线通信模块和路由模块与上述中心服务器联接并且上传监测数据，上述中心服务器向上述干雾抑尘设备发送控制指令。
[0035]其中，上述干雾抑尘设备包括:超声波干雾喷嘴装置、控制器和无线通信收发模块，上述无线通信收发模块为ZigBee监测终端，上述ZigBee监测终端通过串行数据接口与上述控制器通信，上述ZigBee监测终端终端具有自主组网和无线路由的功能，上述ZigBee监测终端设定自组为mesh网络，上述ZigBee监测终端进入网络覆盖区域通过上述mesh网络自动路由加入到网络中与上述控制器通信。
[0036]上述路由模块为ZigBee-WiFi无线路由器，上述无线通信模块为ZigBee终端，上述ZigBee终端发现干扰后进行能量扫描，选择空闲信道，然后跳转信道，使ZigBee网络避免干扰，同时ZigBee对WiFi网络的干扰也减小或者消除。
[0037]上述中心服务器能够显示其采集到的各个上述干雾抑尘设备的粉尘含量曲线，当上述曲线持续高于阈值的时间超过降尘时间时，上述中心服务器通过上述mesh网络发送数据采集命令，上述控制器收到命令后采集分析上述干雾抑尘设备的供电、气压、水压、雾滴状况，监测出上述超声波干雾喷嘴装置的故障类型，通过上述ZigBee-WiFi无线路由器将监测到的信息发送到网络，工作人员及时检修。
[0038]在本实施例中，具体的，上述干雾抑尘设备主要由一个气液两相冲击的超声波干雾发生喷嘴和控制器组成，在喷嘴的进气口和进水口分别装有压力传感器，可测量O-1MPa的气压和液压压力值，在喷嘴前端安装有激光收发器和光电探测器用于检测雾滴尺寸。
[0039]如图2中所示，上述ZigBee-WiFi无线路由器包括ZigBee模块、WiFi模块以及将上述ZigBee模块和WiFi模块互联的RS485通信接口。
[0040]控制器为一个单片机，压力传感器和光电探测器分别通过A/D转换电路接入单片机。单片机通过A/D转换电路连接一个粉尘检测仪，可用于检测干雾喷嘴工作环境中PMlO(可吸入粉尘)的含量。单片机通过串行