CN104157124A - 基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统 - Google Patents

基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统 Download PDF

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CN104157124A CN201410428183.7A CN201410428183A CN104157124A CN 104157124 A CN104157124 A CN 104157124A CN 201410428183 A CN201410428183 A CN 201410428183A CN 104157124 A CN104157124 A CN 104157124A
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倪伟
郭彦锋
张继璠
王铮
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Wuxi Silicon Audiocodes Skill Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，包括粒子计数节点、Zigbee网关、数据中心和用户终端，所述粒子计数节点与Zigbee网关采用Zigbee技术无线连接，所述Zigbee网关与数据中心采用以太网连接，所述数据中心与用户终端采用以太网、WIFI、GSM、3G、4G中的一种方式连接。其优点在于：相对于传统人工现场非实时的检测，明显提高了效率；降低了人工成本；节点采用无线连接，部署实施简单；数据中心存储量大，可以保存数周、数月或者更久数据；智能终端上浏览数据，使用十分方便。

Description

基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统
技术领域
本发明涉及一种激光尘埃粒子计数监测系统，特别涉及一种基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统。
背景技术
激光尘埃粒子计数器是用来测量空气中尘埃微粒的数量及粒径分布的仪器，广泛应用于医药、电子、精密机械、彩管制造、微生物等行业中，实现对各种洁净等级的工作台、净化室、净化车间的净化效果、洁净级别进行监控，以确保产品的质量。
传统的激光尘埃粒子计数器偏重于大流量高精度台式装置或者手持便携式，都需要人工查看屏幕观测实时数据、或者通过打印机打印历史数据、抑或通过串口、USB接口导出历史数据，但都不能满足对多个地点、多个车间实时在线监测；且人工成本高；另外，计数器受限于内存，存储数据量有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，以克服背景技术中提到的现有技术的缺点。
为了实现本发明的目的，通过采用以下技术方案来实现：
一种基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，包括粒子计数节点、Zigbee网关、数据中心和用户终端，所述粒子计数节点与Zigbee网关采用Zigbee技术无线连接，所述Zigbee网关与数据中心采用以太网连接，所述数据中心与用户终端采用以太网、WIFI、GSM、3G、4G中的一种方式连接。
所述粒子计数节点包括供电电源一、电源处理模块一、激光粒子计数模块、Zigbee模块一、Zigbee天线一；其中电源处理模块一一端连接供电电源一，另一端连接激光粒子计数模块和Zigbee模块一，Zigbee模块一还分别与激光粒子计数模块、Zigbee天线一连接。
所述激光粒子计数模块与Zigbee模块一通过UART接口相连。
所述激光粒子计数模块由气路装置、光学系统和电路系统组成，光学传感器的探测激光经尘埃粒子散射后被光敏元件接收并产生脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后进行数字信号处理，通过与标准直径粒子信号进行比较，将对比结果显示出来，然后通过Zigbee模块一，把各直径粒子个数发送到Zigbee网关。
Zigbee网关一把粒子计数节点数据包进行地址、协议转换后发送给以太网；以太网的数据包由Zigbee网关进行地址、协议转换后，再发给Zigbee网络。
数据中心提供用户权限设置，把网络上传来各节点各直径粒子个数保存到存储器、并提供数据预览、历史数据查询、图表显示等。
用户终端安装客户端软件，可从数据中心下载相关数据，预览实时数据、查看历史数据。
所述Zigbee网关包括供电电源二、电源处理模块二、主控处理单元、Zigbee模块二、Zigbee天线二、网络接口模块；其中电源处理模块二一端连接供电电源二，另一端连接主控处理单元和Zigbee模块二，Zigbee模块二还分别与主控处理单元、Zigbee天线二连接，主控处理单元还单独与网络接口模块连接。
所述主控处理单元与Zigbee模块二通过UART接口相连。
所述Zigbee模块一和Zigbee模块二的频率均采用2.4GHz，型号均选用SZ05。
所述网络接口模块采用ENC28J60。
所述激光粒子计数模块的主控芯片和Zigbee网关主控处理单元均选用ST公司的Cortex M3系列的STM32F103ZET6芯片。
所述数据中心包括UPS供电系统、服务器、存储及监测系统软件，其中监测系统软件提供用户权限设置、预览实时数据、查看历史数据、报警显示、GIS地图位置定位。
所述用户终端，可以是电脑、手机，数据用户终端安装客户端软件，可从数据中心下载相关数据，预览实时数据、查看历史数据。
本发明的有益效果在于：相对于传统人工现场非实时的检测，明显提高了效率；降低了人工成本；节点采用无线连接，部署实施简单；数据中心存储量大，可以保存数周、数月或者更久数据；智能终端上浏览数据，使用十分方便。
附图说明
图1是本发明基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统的结构框图示意图。
图2是本发明基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统的粒子计数节点的结构框图示意图。
图3是本发明基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统的Zigbee网关的结构框图示意图。
其中，图1至图3的符号说明如下：
101、粒子计数节点，102、Zigbee网关，103、数据中心，104、用户终端，201、供电电源一，202、电源处理模块一，203、Zigbee模块一，204、Zigbee天线一，205、激光粒子计数模块，301、供电电源二，302、电源处理模块二，303、Zigbee模块二，304、Zigbee天线二，305、主控处理单元，306、网络接口模块。
具体实施方式
如图1至图3所示，分别是本发明基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统的结构框图示意图、粒子计数节点的结构框图示意图、Zigbee网关的结构框图示意图。
一种基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，包括粒子计数节点101、Zigbee网关102、数据中心103和用户终端104，所述粒子计数节点101与Zigbee网关102采用无线Zigbee计数连接，所述Zigbee网关102与数据中心103采用以太网连接，所述数据中心103与用户终端104采用以太网、WIFI、GSM、3G、4G中的一种方式连接。
例如，某个精密机械工厂有2个超静车间，每个车间部署10个粒子计数节点101和1个Zigbee网关102，在控制中心搭建一个数据中心103，实现整体车间粒子环境监测。
粒子计数节点101包括：供电电源一201、电源处理模块一202、激光粒子计数模块205、Zigbee模块一203、Zigbee天线一204。供电电源一201采用外接直流电源电压12V、内置锂电池9-12.6V；电源处理模块一202供给各相关模块恒定的电压，输出正负12V、正负5V；激光粒子计数模块205包括气泵电路、检测腔及光电转换、电压甄别模块、主控模块、存储、触控显示模块、蓝牙模块、按键，实现粒子计数的触控显示，主控模块芯片采用STM32F103ZET6。Zigbee模块一203实现传输粒子计数结果，采用SZ05模块，STM32F103ZET6通过UART4与Zigbee模块一203相连；Zigbee天线一204频率范围：2400-2500MHz，输入阻抗50欧，SMA接口，同轴线长15厘米。
Zigbee网关102包括：供电电源二301、电源处理模块二302、主控处理单元305、Zigbee模块二303、Zigbee天线二304、网络接口模块306。供电电源301外接直流电源5V。电源处理模块二302输出5V、3.3V。主控处理单元305采用STM32F103ZET6。Zigbee模块二303采用SZ05模块，STM32F103ZET6通过UART4与其相连。网络接口模块306采用ENC28J60，STM32F103ZET6通过SPI接口与其相连。Zigbee网关把粒子计数节点101数据包进行地址、协议转换后发送给以太网；以太网的数据包由Zigbee网关102进行地址、协议转换后，再发给Zigbee网络。
数据中心103包括：UPS供电系统、服务器、存储及监测系统软件。其中检测系统软件提供用户权限设置、预览实时数据、查看历史数据、报警显示、GIS地图位置定位。
用户终端104：安装客户端软件，从数据中心下载相关数据，预览实时数据、查看历史数据。

Claims (10)

1.一种基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：包括粒子计数节点（101）、Zigbee网关（102）、数据中心（103）和用户终端（104），所述粒子计数节点（101）与Zigbee网关（102）采用Zigbee技术无线连接，所述Zigbee网关（102）与数据中心（103）采用以太网连接，所述数据中心（103）与用户终端（104）采用以太网、WIFI、GSM、3G、4G中的一种方式连接。
2.如权利要求1所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述粒子计数节点（101）包括供电电源一（201）、电源处理模块一（202）、激光粒子计数模块（205）、Zigbee模块一（203）、Zigbee天线一（204）；其中电源处理模块一（202）一端连接供电电源一（201），另一端连接激光粒子计数模块（205）和Zigbee模块一（203），Zigbee模块一（203）还分别与激光粒子计数模块（205）、Zigbee天线一（204）连接。
3.如权利要求2所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述激光粒子计数模块（205）与Zigbee模块一（203）通过UART接口相连。
4.如权利要求2所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述激光粒子计数模块（205）由气路装置、光学系统和电路系统组成，光学传感器的探测激光经尘埃粒子散射后被光敏元件接收并产生脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后进行数字信号处理，通过与标准直径粒子信号进行比较，将对比结果显示出来，然后通过Zigbee模块一（203），把各直径粒子个数发送到Zigbee网关（102）。
5.如权利要求2所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述Zigbee模块一（203）频率采用2.4GHz。
6.如权利要求1所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述Zigbee网关（102）包括供电电源二（301）、电源处理模块二（302）、主控处理单元（305）、Zigbee模块二（303）、Zigbee天线二（304）、网络接口模块（306）；其中电源处理模块二（302）一端连接供电电源二（301），另一端连接主控处理单元（305）和Zigbee模块二（303），Zigbee模块二（303）还分别与主控处理单元（305）、Zigbee天线二（304）连接，主控处理单元（305）还单独与网络接口模块（306）连接。
7.如权利要求6所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述主控处理单元（305）与Zigbee模块二（303）通过UART接口相连。
8.如权利要求6所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述Zigbee模块二（303）频率采用2.4GHz。
9.如权利要求6所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述网络接口模块（306）采用ENC28J60。
10.如权利要求1所述的基于Zigbee的激光尘埃粒子计数监测系统，其特征在于：所述数据中心（103）包括UPS供电系统、服务器、存储及监测系统软件，其中监测系统软件提供用户权限设置、预览实时数据、查看历史数据、报警显示、GIS地图位置定位。
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