一种基于Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化学检测的物联网领域，尤其涉及一种基于Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪。
【背景技术】
[0002]中国是世界上最大的纺织品生产国、出口国和消费国，就全球而言，几乎所有的国家为保护消费者的合法权益，都颁布法令或者标准，规定市面销售的纺织品上必须标注纺织原料成分标签。而一些面料生产企业为降低成本，擅自降低混纺面料中某些纤维成分的含量，偷工减料，以次充好，从中牟取私利，欺诈消费者。
[0003]从近几年来，全国各地质检部门公布的抽查结果可看出，不合格纺织品中成分及含量与实际不符问题尤其突出。近几年质检、工商及其检验检疫曝光不合格的服装案例达到3470000之多，而且在不合格的服装中，有将近50%属于原料组分不合格。现有的纺织品成分分析方法(化学溶解、显微镜法)存在着检测周期长，检测环境要求高、人为影响大、使用有毒有害化学试剂，检测成本高，需破坏样品等缺点，无法满足各检验监督部门，包括生产企业对纺织品进行大量抽检和快速检测的要求，在进出口岸、生产企业、零售终端等只能进行小样本检测，大货未经测试便流入市场，导致大量纺织品实际成分与标识不符，最终导致大批量的不合格成品在市场上流通。
[0004]因此，研宄和开发一种快速、简捷、不需要化学试剂、无需破坏样品、不受人为影响的检测方法和检测仪器是长期以来检验监管部门的迫切需求，同时也存在多台检测仪器并行工作，同时分析，为提高数据处理和分析效率，并提供实时的分析结果。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪，具体的技术方案为:
[0006]一种基于Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪，其功能分块模块包括:近红外光谱采集模块、主控模块、Zigbee无线通信模块、外围电路接口模块和电源模块，其中，近红外光谱采集模块与主控模块相连，主控模块与Zigbee无线通信模块以及外围电路相连，所有模块都由电源模块提供可靠的低压电源。
[0007]所述近红外光谱采集模块包括红外光谱传感器、ADC模数转换器和DSP数字信号处理器，所述红外光谱传感器将感受纺织纤维成分转换成的光信号，并将反射的光信号转换为电信息，然后由ADC模数转换器采样成数字信号交给DSP来信号分析和处理。
[0008]所述主控模块包括ARM处理器、RAM存储器和ROM存储器，来自所述DSP运算分析结果交给ARM处理器来加工显示和分类，并由ARM处理器将分析结果转换成上位机数据中心所需要的数据通信格式，再交给Zigbee无线通信模块进行空口发送。
[0009]所述Zigbee无线通信模块包括MCU微处理器、射频电路和功率放大器，MCU微处理器将来自主控模块的数据封装成Zigbee协议的报文，通过射频电路转换成高频信号，再经过功率放大器放大后发射到空中形成电磁波进行信息的传输。
[0010]所述外围电路接口模块包括7寸电容式触摸屏、打印机接口以及串口，7寸电容式触摸屏提供人机接口，并提供操作、配置和记录的界面，由打印机接口来打印纸质报告。
[0011]所述电源模块为电源、近红外光谱采集模块、主控模块、Zigbee无线通信模块、夕卜围电路接口模块的电源适配接口，其将单相交流220V电压转换成各模块所需的3.3V、5V和15V的稳定电源。
[0012]所述近红外光谱采集模块主要包括Hamamatsu PMT近红外传感器、模数转换芯片AD7606和TI TMS320VC5509A DSP芯片，经过纺织品成分反射的光线经过光纤将反馈信号传给近红外传感器，由其转换为模数转换芯片采集范围内的电压信号，AD7606芯片将模拟信号转变成数字信号，并通过数据总线将采样数值输入DSP，FPGA对采样数据进行零飘滤波算法和三相锁相环算法后，得到预处理的数据，通过DARAM作为缓冲，由DMA控制器通过HPI接口将数据信息发送给主控模块。
[0013]所述主控模块主要包括Freescale 1.MX537 ARM 处理器、SAMSUNG 256M DDR RAM和SAMSUNG 256M NAND Flash，由ARM处理器处理对纺织品成分数据分析、处理、归类与告警，同时负责人机交互、报告生存与打印、网络通信以及操作记录等，RAM为处理器提供强大的执行缓冲区，FLASH用于存储程序、配置数据以及操作、运行与告警记录。
[0014]所述Zigbee无线通信模块主要包括NXP的JN5148微处理器、射频、IEEE802.15.4协议栈加速器和功率放大器，该模块将来自SPI接口的数据转换成Zigbee协议的数据发送空中接口，由无线网络将数据上传给数据中心。
[0015]所述电源模块采用金升阳电源模块。
[0016]本实用新型的有益效果是:通过Zigbee技术将所有测定仪器部署成一个系统，提供大量并发的实时处理能力，通过同时并发使用本实用新型所发明的仪器，可同时对多个纺织品进行成分测定，通过红外光谱传感技术避免了对纺织品的物理损伤，通过DSP和ARM处理器的高速处理能力提供强大而高效的快速分析能力，大大提高处理效率，尽量减少人工的参与，该基于Zigbee技术的纺织纤维近红外光谱仪，特别适用于检验监督部门和各生产企业对纺织品进行大量抽检和快速检测。
【附图说明】
[0017]图1本实用新型的系统部署示意图。
[0018]图2为本实用新型的模块原理示意图。
[0019]图3为本实用新型的红外光谱采集模块的DSP、主控模块的ARM CPU以及Zigbee无线通信模块的典型连接示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面通过具体的实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0021]一种基于Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪，包括:近红外光谱采集模块、主控模块、Zigbee无线通信模块、外围电路接口模块和电源模块。
[0022]近红外光谱采集模块主要包括Hamamatsu PMT近红外传感器、模数转换芯片AD7606和TI TMS320VC5509A DSP芯片。经过纺织品成分反射的光线经过光纤将反馈信号传给近红外传感器，由其转换为模数转换芯片采集范围内的电压信号，AD7606芯片将模拟信号转变成数字信号，并通过数据总线将采样数值输入DSP，FPGA对采样数据进行零飘滤波算法和三相锁相环算法后，得到预处理的数据，通过DARAM作为缓冲，由DMA控制器通过HPI接口将数据信息发送给主控模块。
[0023]主控模块主要包括Freescale 1.MX537 ARM 处理器、SAMSUNG 256M DDR RAM 和SAMSUNG 256M NAND Flash，由ARM处理器处理对纺织品成分数据分析、处理、归类与告警，同时负责人机交互、报告生存与打印、网络通信以及操作记录等，RAM为处理器提供强大的执行缓冲区，FLASH用于存储程序、配置数据以及操作、运行与告警记录。
[0024]Zigbee无线通信模块主要包括NXP的JN5148微处理器、射频、IEEE802.15.4协议栈加速器和功率放大器，该模块将来自SPI接口的数据转换成Zigbee协议的数据发送空中接口，由无线网络将数据上传给数据中心。
[0025]外围电路接口模块包括7寸电容式触摸屏、打印机接口以及串口电路，提供对外有线通信、报告和人机交互的硬件接口。
[0026]电源模块采用金升阳电源模块，提供稳定的3.3V、5V和15V电源，为仪器的可靠而高效运行提供重要的保证。
[0027]以上所述，仅为本实用较佳的【具体实施方式】，但本实用新型保护范围并不局限于此，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪，其功能分块模块包括:近红外光谱采集模块、主控模块、Zigbee无线通信模块、外围电路接口模块和电源模块，其中，近红外光谱采集模块与主控模块相连，主控模块与Zigbee无线通信模块以及外围电路相连，所有模块都由电源模块提供可靠的低压电源。
2.根据权利要求1所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述近红外光谱采集模块包括红外光谱传感器、ADC模数转换器和DSP数字信号处理器，所述红外光谱传感器将感受纺织纤维成分转换成的光信号，并将反射的光信号转换为电信息，然后由ADC模数转换器采样成数字信号交给DSP来信号分析和处理。
3.根据权利要求2所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述主控模块包括ARM处理器、RAM存储器和ROM存储器，来自所述DSP运算分析结果交给ARM处理器来加工显示和分类，并由ARM处理器将分析结果转换成上位机数据中心所需要的数据通信格式，再交给Zigbee无线通信模块进行空口发送。
4.根据权利要求3所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述Zigbee无线通信模块包括MCU微处理器、射频电路和功率放大器，MCU微处理器将来自主控模块的数据封装成Zigbee协议的报文，通过射频电路转换成高频信号，再经过功率放大器放大后发射到空中形成电磁波进行信息的传输。
5.根据权利要求4所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述外围电路接口模块包括7寸电容式触摸屏、打印机接口以及串口，7寸电容式触摸屏提供人机接口，并提供操作、配置和记录的界面，由打印机接口来打印纸质报告。
6.根据权利要求5所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述电源模块为电源、近红外光谱采集模块、主控模块、Zigbee无线通信模块、外围电路接口模块的电源适配接口，其将单相交流220V电压转换成各模块所需的3.3V、5V和15V的稳定电源。
7.根据权利要求2所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述近红外光谱采集模块主包括Hamamatsu PMT近红外传感器、模数转换芯片AD7606和TI TMS320VC5509A DSP芯片。
8.根据权利要求3所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述主控模块主要包括Freescale 1.MX537ARM 处理器、SAMSUNG 256M DDR RAM 和 SAMSUNG 256M NAND Flash。
9.根据权利要求4所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述Zigbee无线通信模块主要包括NXP的JN5148微处理器、射频、IEEE802.15.4协议栈加速器和功率放大器，该模块将来自SPI接口的数据转换成Zigbee协议的数据发送空中接口，由无线网络将数据上传给数据中心。
10.根据权利要求6所述的近红外光谱仪，其特征在于:所述电源模块采用金升阳电源模块。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于Zigbee技术的纺织纤维测定近红外光谱仪，其功能分块模块包括：近红外光谱采集模块、主控模块、Zigbee无线通信模块、外围电路接口模块和电源模块，其中，近红外光谱采集模块与主控模块相连，主控模块与Zigbee无线通信模块以及外围电路相连，所有模块都由电源模块提供可靠的低压电源，通过红外光谱传感技术避免了对纺织品的物理损伤；通过DSP和ARM处理器的高速处理能力提供强大而高效的快速分析能力，大大提高处理效率，该基于Zigbee技术的纺织纤维近红外光谱仪，特别适用于检验监督部门和各生产企业对纺织品进行大量抽检和快速检测。
【IPC分类】G01N21-3563, G01N21-359
【公开号】CN204359683
【申请号】CN201420836155
【发明人】刘秀红, 耿响
【申请人】江西出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月25日