CN104537820A - 污染源数据采集传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为了延长污染源数据采集传输系统的寿命，提供了一种污染源数据采集传输系统，包括控制单元、存储器、电源和ZigBee数据采集模块，所述ZigBee数据采集模块包括收发单元和AD单元，且该ZigBee数据采集模块将收发单元和AD单元集成在该模块，从而有助于减少对数据采集传输系统的控制单元和存储器的耦合和影响，使得前端的数据收发和后端的数据处理之间能够有效地进行物理隔离，最大程度上减小了抗干扰性能。所述ZigBee数据采集模块包括由电容和电感构成的抗干扰电路，所述电源包括由电容、电阻和电感构成的抗干扰电路。该传输系统提高了接收灵敏度和ZigBee通信模块的抗干扰能力，使得排污企业或单位能够更灵活地布置排污监控传感器和数据传输网络。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种污染源数据采集传输系统。
背景技术
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
运用ZigBee无线网络技术，获得基于ZigBee通讯的污染源数据采集传输系统，其主要应用于电力，水利，气象，石油，林业，勘探等行业的诸多应用领域的遥控，遥测，遥感，区域报警系统的数字信号传输。
目前的污染源数据采集传输系统存的问题是：当传输的外部客观环境比较苛刻时，例如，数据传输距离稍远、附近有电磁干扰、数据传输频率过高等，污染源数据采集传输系统需要消耗较多的电力，并且容易造成电压不稳，影响污染源数据采集传输系统的寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种污染源数据采集传输系统，包括控制单元、存储器、电源和ZigBee数据采集模块，所述ZigBee数据采集模块包括收发单元和AD单元，且该ZigBee数据采集模块将收发单元和AD单元集成在该模块，从而有助于减少对数据采集传输系统的控制单元和存储器的耦合和影响，使得前端的数据收发和后端的数据处理之间能够有效地进行物理隔离，最大程度上减小了抗干扰性能。所述ZigBee数据采集模块包括由电容和电感构成的抗干扰电路，所述电源包括由电容、电阻和电感构成的抗干扰电路。
进一步地，所述收发单元包括芯片CC2530。
进一步地，抗干扰电路包括：所述芯片CC2530的引脚RF_N与电容C4、C5串联，引脚RF_P与电容C5和电感L2串联，且C4、C5串联支路与C5、L2串联支路并联后与电容C7串联，后遇发射天线J1串联，且二者之间并联有电容C11，电容C11的另一端接地；引脚P23/XOSC32K_Q1和引脚P23/XOSC32K_Q2通过电容V1并联，引脚P23/XOSC32K_Q1在电容V1之后还串联电容C3，引脚P23/XOSC32K_Q2在电容V1之后还串联电容C2，且电容C2的另一端通过电感L1接地，电容C3的另一端接地。
进一步地，所述控制单元包括处理器。
进一步地，所述处理器为MCU。
进一步地，所述存储器包括SD卡控制芯片和SDRAM。
进一步地，所述电源采用MAX1685芯片。
进一步地，所述电源的MAX1685芯片的BOOT引脚串接100k的电阻以后接地，并且该100k电阻的另一端通过71.5k的电阻后分别连接电感L3和3V电源，电感L3的另一端连接MAX1685芯片的LX1引脚和LX2引脚，IN引脚通过电容C45接地，且不与AIN引脚连接。71.5k的电阻和电感L3能够降低LX1、LX2、BOOT引脚由于电感L3和电容C48、C50之间由于长时间工作而可能产生的自振。此外，电容
本发明的有益效果是：提高了接收灵敏度和ZigBee通信模块的抗干扰能力，使得排污企业或单位能够更灵活地布置排污监控传感器和数据传输网络。
附图说明
图1示出了本发明的污染源数据采集传输系统的结构框图。
图2示出了根据本发明的优选实施例的ZigBee数据采集模块的收发单元电路图。
图3示出了根据本发明的优选实施例的污染源数据采集传输系统的电源电路。
具体实施方式
如图1所示，污染源数据采集传输系统，包括控制单元、存储器、和ZigBee数据采集模块，所述ZigBee数据采集模块包括收发单元和AD单元，且该ZigBee数据采集模块将收发单元和AD单元集成在该模块，所述ZigBee数据采集模块包括由电容和电感构成的抗干扰电路，所述电源包括由电容、电阻和电感构成的抗干扰电路。
如图2所示，CC2530是一款ZigBee单芯片解决方案，低功耗且经济。CC2530-F32/64/128/256分别带有32/64/128/256KB的闪存空间。CC2530具有增强型的8051微处理器内核，高效全集成的射频收发机，8KB的RAM及其他强大的功能外设。
CC2530的主要特点有：
1.20ms的擦除周期和高达256KB的闪存
2.8KB RAM用于复杂的ZigBee应用
3.具有强大的数据包处理引擎和地址识别
4.可编程输出功率达+4dBm
5.功耗低，掉电模式，只运行睡眠定时器，电流损耗不到1微安。
CC2530具有射频控制模拟无线模块，IEEE802.15.4兼容无线收发器。CC2530还提供了无线设备和MCU之间的接口，以及一个地址识别和数据包过滤模块。
CC2530的重要电路参数如下：C4：18pF；C5：18pF；L1：2nH；L2：2nH；L3：3nH；C10：1pF；C6：1pF,C7：2.2pF,C11：1pF；C2：15pF,C3：10pF,C9：22pF,C8：22pF,C1：1uF；R1：100k。
如图3所示，率，同时电源的稳定性直接影响了系统的稳定性和测量的准确性。选择的大部分器件都能工作在3.3v的电压上。同时，由于要考虑低功耗的目的，有些模块的电源需要能被关闭，而同时别的模块的供电不受影响。还要考虑的是电源转换的效率，必须很高，才不至于有大量的电能消耗在电源模块内部。综合考虑，我们选择了美信公司的开关电源芯片MAXI684/MAX1685。
MAXI684/MAX1685芯片是一款高效的、带内部使能端的PwM降压型开关电源。输入电压范围宽，输出3.3v。它的基本参数如下:
l)高达％％的转换效率；
2)最高IA电流输出；
3)可达100％的占空比；
4)2.7v至14v的宽范围输入电压(极限最大值1sv)；
5)输出精度达到1％；
6)0.24欧的PMOS导通电阻；
7)同步开关频率；
8)固定频率PWM工作模式；
9)MAX1684频率300kHz，MAX1685频率为6O0kHZ；
10)正常模式静态电流150uA，低功耗模式静态电流25uA，关断模式下电流为ZuA；
11)固定3.3v输出或者可调输出(范围1.25v至输入电压)；
12)小型16一QSOP封装；
13)辅助输出3v/51llA。
经测试，本发明的污染源数据采集传输系统不受电压波动产生的电磁辐射的影响，能够尽可能准确地采集污染源的传感数据。相比现有技术中已有的未经上述收发单元和AD单元集成以及电源、收发单元抗干扰设计的方案，本发明进行电压波动和谐波供电试验的EMI值仅为3dB，具有突出的优势和显著的进步。
上面以文字和附图说明的方式阐释了本发明一些具体实施方式的结构，并非详尽无遗或限制于上述所述具体形式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种污染源数据采集传输系统，包括控制单元、存储器、电源和ZigBee数据采集模块，其特征在于，所述ZigBee数据采集模块包括收发单元和AD单元，且该ZigBee数据采集模块将收发单元和AD单元集成在该模块，所述ZigBee数据采集模块包括由电容和电感构成的抗干扰电路，所述电源包括由电容、电阻和电感构成的抗干扰电路。
2.根据权利要求1所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，所述收发单元包括芯片CC2530。
3.根据权利要求2所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，抗干扰电路包括：所述芯片CC2530的引脚RF_N与电容C4、C5串联，引脚RF_P与电容C5和电感L2串联，且C4、C5串联支路与C5、L2串联支路并联后与电容C7串联，后遇发射天线J1串联，且二者之间并联有电容C11，电容C11的另一端接地；引脚P23/XOSC32K_Q1和引脚P23/XOSC32K_Q2通过电容V1并联，引脚P23/XOSC32K_Q1在电容V1之后还串联电容C3，引脚P23/XOSC32K_Q2在电容V1之后还串联电容C2，且电容C2的另一端通过电感L1接地，电容C3的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，所述控制单元包括处理器。
5.根据权利要求1所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，所述处理器为MCU。
6.根据权利要求1所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，所述存储器包括SD卡控制芯片和SDRAM。
7.根据权利要求3所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，所述电源采用MAX1685芯片。
8.根据权利要求7所述的污染源数据采集传输系统，其特征在于，所述电源的MAX1685芯片的BOOT引脚串接100k的电阻以后接地，并且该100k电阻的另一端通过71.5k的电阻后分别连接电感L3和3V电源，电感L3的另一端连接MAX1685芯片的LX1引脚和LX2引脚，IN引脚通过电容C45接地，且不与AIN引脚连接。
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| KR20130017995A (ko) * | 2011-08-12 | 2013-02-20 | 주식회사 정림 | Ｕｓｎ 기반 실시간 수질 모니터링 시스템을 위한 통합 게이트웨이 |
| CN103974195A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-06 | 都江堰盛图软件有限公司 | 一种污染源数据采集方法及系统 |
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