基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统的制作方法

本发明涉及铝电解槽技术领域，尤其是一种基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统。

背景技术：

铝电解槽的热场分布直接影响到电解槽炉帮的形状，炉膛的好坏会直接影响到电流效率、吨铝能耗和电解槽寿命，然而炉膛形状的好坏直接反应到侧壁温度上。传统铝电解槽槽壳温度的检测都是通过人工进行，这种检测方法虽然简便，但是存在误差大，易出错，时间不连续等问题，而有线铝电解槽存在侧壁温度测量线路复杂、成本昂贵、信噪比低等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：

基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统，包括设置在铝电解槽处的传感器节点，该传感器节点设置至少一个，路由器节点与对应传感器节点的输出端连通，网络协调器连接在路由节点与中心服务器间，以实现传感器节点采集的温度通过路由器传输到中心服务器进行观察、处理。

前述的基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统中，所述传感器节点包括核心模块电路模块，该核心模块电路模块包括电池模块、CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块、射频天线模块和时钟电路模块，电池模块通过稳压后给CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块供电，CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块的SDA口和SCL口分别通过上拉22KΩ的电阻与CC2530处理器的P0_7口和P0_6口相连，并通过SMBus串口协议实现温度数据的采集和发送，射频天线模块与CC2530处理器的RF_N口和RF_P口连接，传感器节点通过射频天线模块与网络中其他节点进行通信，时钟电路模块与CC2530处理器的XOSC_Q2口、XOSC_Q1口以及P2_3/XOSC32K_Q2口、P2_4/XOSC32K_Q1口连接，分别提供32MHz晶振和32.768KHz晶振，最终实现定时休眠唤醒采集数据的功能。

前述的基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统中，所述核心模块电路模块由材料为硅酸钙的保温盒包裹，其中CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块的测温探头正对电解槽侧壁，该射频天线模块的天线背对电解槽侧壁。

本发明包括在铝电解槽侧壁温度监测模块(即传感器节点)，区域无线传感网络组建模块(网络协调器及传感器节点)和数据库模块(中心服务器)，其中，

所述区域无线网络，用于将实时温度从终端节点定时发送给操控计算机。

所述传感器节点测温模块，用于实时探测铝电解槽侧壁温度。

所述数据库模块，用于将槽控计算机接收的温度数据存放至数据库，通过B/S模式为工作人员提供实时浏览和分析。

通过ZigBee传输协议将传感器节点测得的所有数据经过多跳无线传输给协调器节点，然后发送给中心服务器，实现数据传输效果。

温度监测模块是MLX90614非接触式红外测温模块，将MLX90614传感器保持一定距离正对着铝电解槽侧壁，在保证误差在规定的范围内的前提下，根据测量距离对其测出的温度进行放大，使得传感器的最高测量温度大于铝电解槽侧壁的报警温度的同时得出准确的测量温度，达到良好的实时温度监控效果。

将ZigBee模块采集到的温度数据存入中心服务器数据库中，以供温度数据的后期处理。数据库数据占用存储空间较小，对于数据的写入、查询、修改方便，访问速度较其他存储方式快，铝厂工作人员能够随时通过B/S模式浏览器查询、访问当前和历史温度数据，从而实现对于电解槽温度的在线实时监测。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明布线简单，成本低廉，实现对铝电解槽侧壁无人实时监测，数据传输、数据显示、数据精度等方面都达到不错效果，同时实现历史温度数据实时查询和分析，温度过高和电池电量不足高报警功能。

附图说明

附图1是本发明的原理示意图；

附图2是本发明传感器节点中电池模块的电路示意图；

附图3是本发明传感器节点中CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块的电路示意图；

附图4是本发明传感器节点中射频天线模块的电路示意图；

附图5是本发明传感器节点中时钟电路模块的电路示意图；

附图6是本发明传感器节点的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：一种基于ZigBee、MLX90614和BS模式的铝电解槽温度监测系统，如附图所示，包括设置在铝电解槽处的传感器节点1，该传感器节点1设置至少一个，路由器节点2与对应传感器节点1的输出端连通，网络协调器3连接在路由节点2与中心服务器4间，以实现传感器节点1采集的温度通过路由器2传输到中心服务器4进行观察、处理。

其中传感器节点1包括核心模块电路模块，该核心模块电路模块包括电池模块、CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块、射频天线模块和时钟电路模块，电池模块通过稳压后给CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块供电，CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块的SDA口和SCL口分别通过上拉22KΩ的电阻与CC2530处理器的P0_7口和P0_6口相连，并通过SMBus串口协议实现温度数据的采集和发送，射频天线模块与CC2530处理器的RF_N口和RF_P口连接，传感器节点1通过射频天线模块与网络中其他节点进行通信，时钟电路模块与CC2530处理器的XOSC_Q2口、XOSC_Q1口以及P2_3/XOSC32K_Q2口、P2_4/XOSC32K_Q1口连接，分别提供32MHz晶振和32.768KHz晶振，最终实现定时休眠唤醒采集数据的功能，该核心模块电路模块由材料为硅酸钙的保温盒5包裹，其中CC2530处理器和MLX90614温度传感器模块的测温探头6正对电解槽侧壁，该射频天线模块的天线7背对电解槽侧壁，中心服务器4中采用基于B/S模式的温度数据显示界面，当某节点温度过高，该节点栏所有字颜色变红，当某节点电量电池不足，该节点栏显示“没电”，同时，铝厂工作人员可随时打开温度节点分析界面查询某节点在一定时间范围内的历史温度变化情况。

上述方案的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用的发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施方案做出各种修改，因此，本发明不限于上述实方案，本领域技术人员根据本发明的方法，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。