专利名称：一种智能流量监测无线传感器网络终端装置的制作方法
技术领域：
本实用新型一种智能流量监测无线传感器网络终端装置，涉及一种自动获取流体流量数据信息，并能够根据流体介质、管径等参数的不同对显示流量进行实时调节，本地显示流量监测数据或通过ZigBee无线收发模块传输至PC机进行监测数据的及时处理、分析。本实用新型一种智能流量监测无线传感器网络终端装置是基于无线传感器网络的集监测监控、显示、报警、通信等多功能于一体的智能流量监测系统，不仅充分利用单片机的集成度高、功能强、体积小、功耗低、性能可靠等特点，而且利用无线传感器网络对监测数据进行传输，有效地实现了对流量计流量的实时检测与监控。
二背景技术：
目前，国内在石油、化工、钢铁、水处理等行业企业的流量测量抄表工作绝大部分均由手工完成，自动化程度不到5%，费工、费时、费劲。随着自动化管理要求的提高，对流量测量的远程抄表、实时监控、统计分析、网络查询、手机查询等功能的需求越来越迫切。随着无线传感器网络技术的发展，为实现流量监控的自动化、网络化、智能化，提供了新思路。在国外，随着传感网、3G、计算机网络等通信技术的发展，出现了各种利用传感器网络和移动通信网络来进行监控的产品，包括水下监控系统、大型结构健康监测系统、高压输电线路监测系统、环境监测系统、家庭健康系统等，但尚未应用于流量监测领域。鉴于无线传感器网络低成本、低功耗、布置灵活、组网便捷等特点，非常适合于流量监测领域。本实用新型一种智能流量监测无线传感器网络终端装置有利于统一整合、管理企业的所有流量监测节点，实现监测管理的集约化、网络化、智能化。系统不需要使用大量的人力资源进行巡视、抄表和检修，对于提升自动化管理水平、节约人力和资金具有明显的效
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三
实用新型内容(1)发明目的本实用新型的目的是克服现有技术的不足，利用无线传感器网络优势开发一种基于无线传感器网络的智能流量监测终端装置，具有流体流量数据采集、显示、无线传输、实时监测监控等功能，实现流量监测的低功耗、低成本、自动化、网络化、智能化。(2)技术方案本实用新型一种智能流量监测无线传感器网络终端装置主要由流量变换器(1)、数据采集模块O)、人机交互模块(3)、ZigBee无线收发模块以及电源模块( 组成，流量变换器(1)与数据采集模块( 相连，收集所要处理的数据；人机交换模块( 与流量变换器(1)通过总线的方式相连；ZigBee无线收发模块(4)与流量变换器(1)相连，实现数据信息的无线收发功能；终端装置中的流量变换器(1)，数据采集模块0)，人机交换模块(3)，ZigBee无线收发模块(4)均与电源模块(5)相连，电源模块(5)为整个装置提供工作电压。流量变换器(1)采用MSP420F4250单片机，数据采集模块( 采用磁位传感器HMC1501采集流量数据，人机交互模块(3)中的IXD液晶显示屏显示流量监测数据；ZigBee无线收发模块(4)采用2. 4GHz射频芯片CC2430，使用Z-Stack协议栈搭建ZigBee网络，遵循802. 15. 4协议，采用国际免费的2. 4GHZ频段通信；LM385-1. 2提供1. 2V的参考电压，参考电压经过运算放大器被放大成4. 8V的稳定电压；4. 8V电压经过稳压二极管，得到2. 8V电压为流量变换器模块(1)提供电源电压。使用串口异步通信方式实现变换器接收的流量数据与无线通信模块的对接。MSP430F4250本身没有异步串口，本实用新型采用定时器A来模拟串口功能。串口异步通信的具体做法设置一个发送缓冲区，将要发送的数据放在里面，用定时器产生发送时钟，在定时器中断程序里读取发送缓冲区数据，用移位方式逐位发送。CCM30利用串口接收数据只需读取接收缓冲区内的数据就可以实现。利用MSP430的I/O 口 P2. 7作为数据线，将流量数据发送至无线通信模块。再由无线通信模块通过串口上传流量监测数据至PC机进行进一步处理和分析，从而实现流量数据实时监控。(3)技术效果一种智能流量监测无线传感器网络终端装置是一种融合了传感器技术、电子技术、仪器仪表、无线通信技术等领域最新技术的流量监测设备，本实用新型采用有线和无线混合通信方式，具有便携化、成本低、维护方便、自动化、智能化程度高等优点，非常适用于石油、化工、钢铁、水处理等企业的管路流量监测管理，无需使用大量人力资源进行巡视、抄表和检修，对于提升自动化管理水平、节约人力和资金具有明显的效果，具有较高的工程应用价值和市场推广价值，有十分广阔的应用前景。
以下结合附图对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型原理框图图2是本实用新型原理图图3是本实用新型ZigBee无线通信模块原理图
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步说明参照图1，图1表示本实用新型原理框图。主要通过数据采集模块采集信息，由流量变换器将采集的信息发送至无线通信模块，实现无线信息数据采集和传输。参照图2，图2表示本实用新型原理图。流量数据采集模块采用磁位置传感器(HMC1501)来实现。通过探测附近处角位移状态的磁铁相对运动。在固定HMC1501的定向时，磁铁可以转换成士45°，所以它可以通过磁铁运动的角度实现流量数据采集。流量变换器的核心部分是MSP430单片机，它主要通过一个磁位置传感器将磁铁的旋转角度转化成电压信号，经过运算放大器，将电压信号进行放大，输入单片机MSP430。单片机通过A/D转换，将电压的模拟信号转化成数字信号，最后通过进行液晶显示，及无线数据传输。按键电路主要利用MSP430单片机的I/O端口来进行扩展。按键电路通过扫描来实现捕获按键是否被按下。按键按下时，I/O 口的电平由1跳变为0，确定按键已按下；当按键松开时，上拉电阻将I/O 口的电平拉高，电平由0跳变为1。IXD液晶显示通过HT1621驱动控制。它的显示接口电路主要有数据线(DATA)、写信号线(WR)、片选线(CS)、电源线(VDD)以及地线(GND)。其中，CS用于初始化串口电路和终止流量变速器间的通信；WR线是写时钟输入，即写时钟同步信号。 参照图3，图3表示本实用新型终端ZigBee无线通信模块原理图。本实用新型无线通信模块基于2. 4GHz射频芯片CCM30。该芯片整合了 ZigBee RF前端，内存，微控制器。其主要特点如下高性能和低功耗的8051微控制器核；集成符合IEEE 802. 15. 4标准的2. 4GHz的RF无线电收发机；优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性；在休眠模式时仅0. 9 μ A的流耗，外部的中断或RTC(实时时钟)唤醒系统，在待机模式时少于0. 6 μ A的流耗，外部的中断能唤醒系统；硬件支持CSMA/CA(具有检测冲击的载波侦听多路接入)功能；较宽的电压范围(2.0V 3.6V)；数字化的RSSI (接收信号强度指示)/LQI (链路质量指示)支持和强大的DMA(直接存储器存取)功能；具有电池监测和温度感测功能；集成了 14位ADC(A/D转换器)；集成AES(高级加密标准)安全协处理器；带有2个强大的支持几组协议的USART (通用异步同步收发器)，以及1个符合IEEE 802. 15. 4规范的MAC (媒体访问控制)层计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器；21个可编程的I/O引脚；P0、Pl 口是完全8位口，P2 口只有5个可使用位，可以由软件设定一组SFR(专用寄存器)的位和字节，使这些引脚作为通常的I/O 口或作为连接ADC、计时器、USART等部件的外围设备口使用。无线收发模块通过异步通信方式接收单片机MSP430的I/O 口 P2. 7的流量数据。
权利要求1.一种智能流量监测无线传感器网络终端装置，其特征在于终端主要由流量变换器(1)、数据采集模块O)、人机交互模块(3)、ZigBee无线收发模块以及电源模块(5)组成，流量变换器(1)与数据采集模块( 相连，收集所要处理的数据；人机交换模块(3)与流量变换器(1)通过总线的方式相连；ZigBee无线收发模块(4)与流量变换器(1)相连，实现数据信息的无线收发功能；终端装置中的流量变换器(1)，数据采集模块0)，人机交换模块(3) ,ZigBee无线收发模块(4)均与电源模块(5)相连，电源模块(5)为整个装置提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的一种智能流量监测无线传感器网络终端装置，其特征在于流量变换器(1)采用MSP420F4250单片机，数据采集模块( 采用磁位传感器HMC1501采集流量数据，人机交互模块C3)中的IXD液晶显示屏显示流量监测数据；LM385-1. 2提供1. 2V的参考电压，参考电压经过运算放大器被放大成4. 8V的稳定电压；4. 8V电压经过稳压二极管，得到2. 8V电压为流量变换器模块(1)提供电源电压。
3.根据权利要求1所述的一种智能流量监测无线传感器网络终端装置，其特征在于所使用的ZigBee无线收发模块(4)采用射频芯片CCM30，使用Ζ-Stack协议栈搭建ZigBee网络，遵循802. 15. 4协议，采用国际免费的2. 4GHZ频段通信。
专利摘要本实用新型一种智能流量监测无线传感器网络终端装置主要由流量变换器、数据采集模块、人机交互模块、ZigBee无线收发模块以及电源模块组成，流量变换器与数据采集模块相连，收集所要处理的数据；人机交换模块与流量变换器通过总线的方式相连；ZigBee无线收发模块与流量变换器相连，实现数据信息的无线收发功能；终端装置中的流量变换器，数据采集模块，人机交换模块，ZigBee无线收发模块均与电源模块相连，电源模块为整个装置提供工作电压。本实用新型一种智能流量监测无线传感器网络终端装置具有微型化、低成本、低功耗、便携化、高精度、智能化等优势。
文档编号H04W84/18GK202331119SQ20112014586
公开日2012年7月11日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者严云洋, 胡荣林, 顾相平 申请人:扬州苏安物联传感科技有限公司, 淮阴工学院