CN102168807A - 用于管道泄漏监控系统的无线测控装置及测控方法 - Google Patents
用于管道泄漏监控系统的无线测控装置及测控方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于管道泄漏监控系统的无线测控装置及测控方法，属于管道泄漏检测技术领域。该装置包括微处理器、无线通信单元、温度传感器、键盘、显示器和PC机，其中无线通信单元包括两个ZigBee模块。测控方法包括下位机向上位机传递数据和上位机向下位机传递数据。本发明的优点：减少安全隐患，减少发生意外时人受伤害的概率；实时地对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
Description
技术领域：
本发明属于管道泄漏检测技术领域，特别涉及一种用于管道泄漏监控系统的无线测控装置及测控方法。
背景技术：
管道运输是继铁路、公路、航空、水运之后的第五大运输行业，其生产过程的连续性和无间断性特点要求必须实现安全生产。随着管线的增多，管龄的增长以及难以避免的腐蚀和破坏，管道事故频频发生，造成严重的资源浪费和环境污染，流程工业企业已经由过去的单纯追求大型化、高速化、连续化，转向注重提高产品质量、减少生产成本、降低资源消耗和环境污染、可持续发展的轨道上来。目前，现有的管道泄漏监控系统中使用的测控装置均使用传统的有线装置，机动性、便利性均较差，布线成本高，而且有极大的安全隐患，极易发生触电、火灾等安全事故。其主要有如下缺点：
1.安全隐患大，传输线容易发生触电、火灾等安全事故；
2.布线成本高，装潢费用大；
3.施工复杂，由于传输线往往经过墙壁或者挂在墙壁上，因此在建筑物建设的时候就要布线，在生产过程中新增加通信点十分不方便；
4.机动性、便利性差，通信点搬迁或更改后需要重新布线。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于管道泄漏监控系统的无线测控装置及测控方法。
该装置包括微处理器、无线通信单元、温度传感器、键盘、显示器和PC机，其中无线通信单元包括两个ZigBee模块；
PC机和一个ZigBee模块组成上位机单元，一个ZigBee模块、温度传感器、微处理器、键盘和显示器组成下位机单元；上位机单元中PC机连接ZigBee模块RS-232串行接口；下位机单元中ZigBee模块RS-232串行接口连接微处理器RS-232串行接口；温度传感器、键盘和显示器均连接微处理器GPIO接口。
本发明装置的微处理器通过RS-485总线连接控制台输入输出端口，控制台输入输出端口与工业现场PLC控制台连接，PLC控制台负责采集现场的压力、流量、电磁阀开度的信号和控制管道进出站的压力、流量及电磁阀的开度。PLC控制台操控的工业现场的过程通过本发明装置进行无线通讯控制。
本发明的下位机向上位机传递数据时，按如下步骤进行：
步骤一、系统初始化；
步骤二、设置定时器；
步骤三、判断定时器是否溢出，如果是，则执行步骤四，否则执行步骤三；
步骤四：通过RS-485协议从控制台输入输出口获取数据；
步骤五：微处理器将获取的数据信息打包、编码；
步骤六：微处理器通过RS-232接口，向ZigBee模块发送数据；
步骤七：等待上位机中断执行信号。
所述的上位机中断执行信号，按如下步骤进行：
步骤1、向下位机发送中断执行信号；
步骤2、PC机通过RS-232接口获取ZigBee模块接收的数据；
步骤3、PC机解码、拆分接收的数据包，提取数据信息；
步骤4、对数据信息进行显示。
本发明的上位机向下位机传递数据时，按如下步骤进行：
步骤一、系统初始化；
步骤二、PC机判断是否有命令输入，如果有，执行步骤三，如果无，执行步骤二；
步骤三、PC机将输入的控制指令信息打包、编码；
步骤四、PC机通过RS-232接口，向ZigBee模块发送数据；
步骤五、等待下位机中断执行信号。
所述的下位机中断执行信号，按如下步骤进行：
步骤1、向上位机发送中断执行信号；
步骤2、微处理器通过RS-232接口获取ZigBee模块接收的数据；
步骤3、微处理器解码、拆分接收的数据包，提取数据信息；
步骤4、通过RS-485协议向控制台输入输出端口发送控制指令。
本发明的优点：实现真正意义上的无线远程智能操控。无线操作控制台的机动性，便利性，是有线网络所不及，可以减少安全隐患，减少发生意外时人受伤害的概率；可以实时地对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，它还可以实现对工业现场进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行全面、实时的监视，并为生产、调度和管理提供必要的数据等多方面功能。
本发明的各部分装置采用模块化设计，具有良好的可扩充性；通过相应的扩展模板，不仅可扩充输入通道，而且可使装置升级，保持高的性价比，同时由于采用无线传输方式，本装置具有很强的抗干扰能力，可以适用于各种复杂的工业现场。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明微处理器与ZigBee模块、温度传感器和控制台输入输出端口连接的原理图；
图3为本发明微处理器与键盘和显示器连接的原理图；
图4为本发明PC机与ZigBee模块连接的原理图；
图5为本发明下位机向上位机传递数据流程图；
图5为本发明上位机中断执行信号流程图；
图7为本发明上位机向下位机传递数据流程图；
图8为本发明下位机中断执行信号流程图；
具体实施方式
本发明结合附图及实施例加以详细说明。
本实施例中微处理器选用型号为ARM7LPC2138；温度传感器选用型号为DS18B20；ZigBee模块选用型号为SZ05-STD-SMA；
该装置如图1所示，包括微处理器、无线通信单元、温度传感器、键盘、显示器和PC机，其中无线通信单元包括两个ZigBee模块；
如图2、3、4所示，PC机和一个ZigBee模块组成上位机单元，一个ZigBee模块、温度传感器、微处理器、键盘和显示器组成下位机单元；上位机单元中PC机的PC_RX、PC_TX和GND端口分别连接ZigBee模块的ZigBee_TX、ZigBee_RX和GND端口；下位机单元中微处理器与SZ05型ZigBee模块采用RS-232串行接口相接，RS-232串行接口包含Tx(发送数据线)、Rx(接收数据线)、GND(地)；微处理器与DS18B20温度传感器采用GPIO口直接相接，用的P0.31口；微处理器与控制台输入输出端口采用RS-485串行接口，RS-485串行接口包含A(发送数据线)、B(数据线)、GND(地)；微处理器与4x4键盘通过GP1O口相接，P0.15-P0.22分别与行扫描线(Row0-3)、列扫描线(Line0-3)相连；微处理器与显示器采用GPIO口相接，P0.11-P.0.13分别与显示器片选(CS)、数据线(SDAT)、时钟线(SCLK)相接。
本发明的下位机向上位机传递数据时，按如下步骤进行：如图5所示，
步骤一、系统初始化；
步骤二、设置定时器；
步骤三、设定定时器为，200ms判断定时器是否溢出，如果是，则执行步骤四，否则执行步骤三；
步骤四：通过RS-485协议从控制台输入输出口获取数据；
步骤五：微处理器将获取的管道的进出站压力、流量、电磁阀的开度和现场温度数据信息打包、编码；
步骤六：微处理器通过RS-232接口，向ZigBee模块发送数据；
步骤七：等待上位机中断执行信号。
所述的上位机中断执行信号，按如下步骤进行：如图6所示，
步骤1、向下位机发送中断执行信号；
步骤2、PC机通过RS-232接口获取ZigBee模块接收的管道的进出站压力、流量、电磁阀的开度和现场温度信息；
步骤3、PC机解码、拆分接收的数据包，提取管道的进出站压力、流量、电磁阀的开度和现场温度数据信息；
步骤4、对数据信息进行显示。
本发明的上位机向下位机传递数据时，如下步骤进行：如图7所示，
步骤一、系统初始化；
步骤二、PC机判断是否有命令输入，如果有，执行步骤三，如果无，执行步骤二；
步骤三、PC机将输入的控制指令信息打包、编码；
步骤四、PC机通过RS-232接口，向ZigBee模块发送数据；
步骤五、等待下位机中断执行信号。
所述的下位机中断执行信号，按如下步骤进行：如图8所示，
步骤1、向上位机发送中断执行信号；
步骤2、微处理器通过RS-232接口获取ZigBee模块接收的数据；
步骤3、微处理器解码、拆分接收的数据包，提取数据信息；
步骤4、通过RS-485协议向控制台输入输出端口发送控制指令。
Claims (5)
1.一种用于管道泄漏监控系统的无线测控装置，其特征在于：该装置包括微处理器、无线通信单元、温度传感器、键盘、显示器和PC机，其中无线通信单元包括两个ZigBee模块；
PC机和一个ZigBee模块组成上位机单元，一个ZigBee模块、温度传感器、微处理器、键盘和显示器组成下位机单元；上位机单元中PC机连接ZigBee模块RS-232串行接口；下位机单元中ZigBee模块RS-232串行接口连接微处理器RS-232串行接口；温度传感器、键盘和显示器均连接微处理器GPIO接口。
2.采用权利要求1所述的用于管道泄漏监控系统的无线测控装置的测控方法，其特征在于：下位机向上位机传递数据，按如下步骤进行：
步骤一、系统初始化；
步骤二、设置定时器；
步骤三、判断定时器是否溢出，如果是，则执行步骤四，否则执行步骤三；
步骤四：通过RS-485协议从控制台输入输出口获取数据；
步骤五：微处理器将获取的数据信息打包、编码；
步骤六：微处理器通过RS-232接口，向ZigBee模块发送数据；
步骤七：等待上位机中断执行信号。
3.采用权利要求2所述的用于管道泄漏监控系统的无线测控装置的测控方法，其特征在于：所述的上位机中断执行信号，按如下步骤进行：
步骤1、向下位机发送中断执行信号；
步骤2、PC机通过RS-232接口获取ZigBee模块接收的数据；
步骤3、PC机解码、拆分接收的数据包，提取数据信息；
步骤4、对数据信息进行显示。
4.采用权利要求1所述的用于管道泄漏监控系统的无线测控装置的测控方法，其特征在于：上位机向下位机传递数据，按如下步骤进行：
步骤一、系统初始化；
步骤二、PC机判断是否有命令输入，如果有，执行步骤三，如果无，执行步骤二；
步骤三、PC机将输入的控制指令信息打包、编码；
步骤四、PC机通过RS-232接口，向ZigBee模块发送数据；
步骤五、等待下位机中断执行信号。
5.采用权利要求4所述的用于管道泄漏监控系统的无线测控装置的测控方法，其特征在于：所述的下位机中断执行信号，按如下步骤进行：
步骤1、向上位机发送中断执行信号；
步骤2、微处理器通过RS-232接口获取ZigBee模块接收的数据；
步骤3、微处理器解码、拆分接收的数据包，提取数据信息；
步骤4、通过RS-485协议向控制台输入输出端口发送控制指令。
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