基于ZigBee无线网络的臭氧浓度实时在线检测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种臭氧浓度检测仪器，特别是一种可用于实时在线检测臭氧浓度的检测仪。
【背景技术】
[0002]臭氧O3是一种高效的消毒杀菌剂，对细菌、病菌、霉菌芽孢、病毒等微生物都具有极强的杀灭力。由于臭氧为弥散气体，消毒无死角，故消毒杀菌彻底全面有效。同时，臭氧在高温下能迅速分解成氧气，故不存在二次污染问题，不会产生对环境有害的残留物质，因此被喻为“绿色”消毒剂。臭氧在1840被发现，之后的一百多年里，其在许多领域得到了广泛应用，近年来臭氧技术作为环保产业的一个重要组成部分，越来越受到人们的重视，其相关产品已经广泛的应用到水处理、食品工业、化学工业、医疗卫生、家用电器等各个领域。
[0003]由于臭氧是一种极不稳定且易分解的气体，无法进行储存和运输，因此臭氧应用时必须现场生产。臭氧的生产方法主要有紫外照射法、电解法、放射化学法和介质阻挡放电法四种方法。当前工业用大规模臭氧生产方法主要是介质阻挡放电法。因为臭氧是强氧化剂，对自然界除少量重金属元素、不锈钢、强化PVC材料外的绝大多数物质均能予以氧化，且在未分解前是一种辛辣刺激性气体。臭氧还具有一定的毒性，当空气中臭氧浓度超过一定值后，对人体健康会产生伤害，低浓度的臭氧会造成胸闷、咳嗽、气短、呼吸道炎症，还会引起哮喘并破坏人体本身抵抗呼吸道感染的能力，其毒性还与接触时间有关，人若长期接触高浓度臭氧，身体会受到永久性伤害，所以对臭氧浓度检测系统的研宄有着深远的意义。另外，当前使用的工业化臭氧生产设备对于臭氧浓度和产量都是开环控制的，易造臭氧浓度在线自动检测系统成要么产量或浓度过低，满足不了水处理的需求，要么产量或浓度过高，产生很大的电能浪费，增加了设备运行费用。为降低使用成本，除研制高性价比的臭氧发生装置外，重要的技术就是根据实际处理所需要的臭氧量实时调控发生装置的产量或浓度，实现定量氧化，减小多余臭氧生产。显然，这一技术的基础与关键是实现臭氧浓度实时在线的检测。
【发明内容】
[0004]本基于ZigBee无线网络的臭氧浓度实时在线检测仪包括:包括PC机、与PC机输入端连接的无线网关、臭氧浓度检测节点A、臭氧浓度检测节点B、臭氧浓度检测节点C、臭氧浓度检测节点D、臭氧浓度检测节点E、臭氧浓度检测节点F，其特征在于:还包括在节点上与中央控制单元相连接的无线模块和无线网关上的通信模块，各节点采集的数据均汇集到无线网关上，无线网关通过RS-232接口将所有数据送入PC机中，PC机根据各节点上传的数据，决定是否对各节点进行工作参数调整。
[0005]本实用新型的目的是开发一种可用于实时在线检测臭氧浓度的仪器，用ZigBee无线网络进行通信。本使用新型臭氧浓度检测仪技术方案及解决的重要的技术问题:
[0006]1.本检测仪设计并采用臭氧传感器补偿电路，能够根据仪器所采用的臭氧传感器的不同工作环境对其工作状态进行精确修正。
[0007]2.本检测仪采用实现并确保内部臭氧传感器对于臭氧浓度的精确采集。
[0008]3.实现臭氧浓度数据的实时性检测与准确传输。
[0009]4.完成多检测节点的配置和实时的数据处理。
[0010]ZigBee无线技术是一种高可靠度的无线数据传输网络，低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术，方便节点之间组网和通信，可实现对检测环境内全方位的检测，保证了数据的可靠性。
[0011]所述与计算相连接的无线网关，使用的中央芯片为TI公司的CC2530，是用于2.4-GHz (IEEE 802.15.4)、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统(SoC)解决方案。无线网关与计算机通信标准为EIA-RS-232C标准。
[0012]所述检测节点，包括中央控制单元、无线通信模块、PWM信号处理电路、半导体臭氧传感器、滤波电路和电源模块几部分。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的组网模式示意图；
[0014]图2为本实用新型的臭氧浓度检测节点原理图；
[0015]图3为本实用新型检测的主流程图；
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图所示作进一步详述。
[0017]如图1所示，本实用新型基于ZigBee无线网络的臭氧浓度实时在线检测仪包括:包括PC机、与PC机输入端连接的无线网关臭氧浓度检测节点A、臭氧浓度检测节点B、臭氧浓度检测节点C、臭氧浓度检测节点D、臭氧浓度检测节点E、臭氧浓度检测节点F，其中:
[0018]各节点均集成无线模块，使用ZigBee无线网络协议进行通信。只要它们彼此间在无线模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于节点的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，各节点还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。最后各节点采集的数据均汇集到无线网关上，无线网关通过RS-232接口将所有数据送入PC机中，PC机可根据各节点上传的数据，决定是否对各节点进行工作参数调整。
[0019]如图2所示，臭氧浓度检测节点主要包括:节点供电模块(I)、中央控制单元(2)、PWM信号处理电路(3)、传感器信号滤波电路(4)、半岛臭氧传感器(5)和无线模块￠)，其中:
[0020]电源模块(I)负责给整个系统供电，中央控制单元⑵根据系统配置，控制其PWM引脚完成PWM信号输出，经过处理电路(3)对PWM信号进行处理，最终实现向半导体臭氧传感器(5)提供恒流恒压源，保证其稳定高效的工作状态，半导体臭氧传感器(5)的信号脚会根据臭氧浓度的变化输出与之对应的模拟信号，这些模拟信号经过信号滤波电路(4)，最终向中央控制单元⑵的ADC引脚提供稳定的信号，中央控制单元(2)采集到ADC引脚上的信号，经过计算和打包，送往无线模块￠)，最终传送到PC端臭氧浓度在线检测软件。
[0021]图3为本实用新型的主流程图，下面结合图3说明本实用新型的整个检测过程如下:
[0022]1、开机后，中央处理单元上电，在本地Flash中读出预配置数据，完成系统的初始化，半导体臭氧传感器开始预热。
[0023]2、半导体臭氧传感器开始预热，中央处理单元会读取传感器的加热状态，直至半导体臭氧传感器预热完成达到稳定工作状态，中央处理单元开始采集臭氧浓度数据。
[0024]3、中央处理单元将采集的数据进行处理，得到臭氧浓度数据，中央处理单元将臭氧浓度数据与节点工作状态等数据进行打包，通过无线模块，最终发送到臭氧浓度在线检测软件。
[0025]4、PC端利用现有的臭氧浓度在线检测软件，对节点上传的数据进行分析和处理，将臭氧浓度数据存入数据库，同时将各节点工作状态显示在UI界面上。
[0026]5、用户可根据读取到的节点状态，决定对哪个节点进行调整，如进行调整，节点可根据现有的臭氧浓度实时在线检测软件发送的指令，将配置数据存入本地Flash中，完成调整。
【主权项】
1.本基于ZigBee无线网络的臭氧浓度实时在线检测仪包括:PC机、与PC机输入端连接的无线网关、臭氧浓度检测节点A、臭氧浓度检测节点B、臭氧浓度检测节点C、臭氧浓度检测节点D、臭氧浓度检测节点E、臭氧浓度检测节点F，其特征在于:还包括在节点上与中央控制单元相连接的无线模块和无线网关上的通信模块，各节点采集的数据均汇集到无线网关上，无线网关通过RS-232接口将所有数据送入PC机中，PC机根据各节点上传的数据，决定是否对各节点进行工作参数调整。
【专利摘要】本实用新型基于ZigBee无线网络的臭氧浓度实时在线检测仪包括：包括PC机、与PC机输入端连接的无线网关、臭氧浓度检测节点A、臭氧浓度检测节点B、臭氧浓度检测节点C、臭氧浓度检测节点D、臭氧浓度检测节点E、臭氧浓度检测节点F，其中：各节点均集成无线模块，使用ZigBee无线网络协议进行通信。只要它们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于节点的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，各节点还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。各节点采集的数据均汇集到无线网关上，无线网关通过RS-232接口将所有数据送入PC机中，PC机根据各节点上传的数据，决定是否对各节点进行工作参数调整。
【IPC分类】G01N27-00
【公开号】CN204269584
【申请号】CN201420307248
【发明人】张永辉, 相龙龙, 沈重
【申请人】海南大学
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年6月11日