CN106643872A - 一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统 - Google Patents

一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统 Download PDF

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杨志豪
李蕴
陈凯
孙鲁
叶文峰
张磊敏
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Inspection And Quarantine Technology Center Of Jiangmen Entry Exit Inspection And Quarantine Bureau
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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048—Monitoring; Safety
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，包括Zigbee无线传感网络中的各个传感器节点、传输监测数据的汇聚节点、实现数据接收、处理、存储和显示功能的上位机系统；传感器节点包括第一微控制模块、第一供电模块，还包括对传感器节点处环境监测的温湿度传感模块、被测灯具燃点状态监测的照度传感模块、第一射频接收和发送模块；汇聚节点包括第二微控制模块、第二供电模块，还包括串行接口转换模块、第二射频接收和发送模块。利用低功耗无线传感器网络技术，配合高精度温湿度传感器和照度传感器，实现整个分布光度计测试环境的温湿度实时监控、温湿度数据记录及温度超限报警，同时实现被测灯具燃点状态的监控。

Description

一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统
技术领域
本发明涉及一种智能监控系统，尤其涉及一种用于监测空间光度分布计环境温湿度和被测灯具照度的基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统,该系统属于电子类及物联网领域。
背景技术
分布光度计是用于测量被测灯具空间各方向光电参数的大型设备，该设备安装在空间大小为7×7×15米的暗室内。根据国家标准要求，在测试过程中，暗室内空间各点的温度，尤其是被测灯具及光度探头周围的温度需要严格控制在25℃±2℃范围内。在暗室环境下，使用传统的温湿度计，不能连续有效地监测到空间位置的温湿度变化情况。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的不足和所存在的缺陷，提供一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，该基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统通过对现有的测试系统进行改造，将无线传感技术巧妙地融入到空间光度分布智能监控系统中；利用低功耗无线传感器网络技术，配合高精度温湿度传感器和照度度传感器，实现整个分布光度计测试环境的温湿度实时监控、温湿度数据记录及温度超限报警，同时实现被测灯具燃点状态的监控。
本发明所采用的技术方案为：一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，包括Zigbee无线传感网络中各个负责采集布置点监控信息的传感器节点、接收传感器节点信息并传输监测数据的汇聚节点、接收汇聚节点上传的数据并实现数据接收、处理、存储和显示功能的上位机；所述的传感器节点包括第一微控制模块、给第一微控制模块供电的第一供电模块，还包括对传感器节点处环境监测的温湿度传感模块、被测灯具燃点状态监测照度传感模块、第一射频接收和发送模块；所述的汇聚节点包括第二微控制模块、给第二微控制模块供电的第二供电模块，还包括与第二微控制模块实现数据传输、接收和控制的串行接口转换模块、第二射频接收和发送模块。传感器节点是用来监测分布光度计检测环境温湿度和被测灯具光照度的，通过Zigbee无线传感网络向汇聚节点传输监测数据，汇聚节点是用来接收各传感器节点发出的监测数据，并以串行数据的形式，将接收到的数据上传到上位机。
进一步的,所述的第一微控制模块采用TI CC2538的主控芯片，第二微控制模块采用ARM Cortex-M3为核心的CC2538嵌入式芯片并配合温湿度传感模块和照度传感模块的低功耗、高精度的传感器芯片实现对环境温湿度、光照度的采集。
进一步的,所述的温湿度传感模块为高精度温湿度传感器，照度传感模块为照度度传感器。
进一步的,所述的第一供电模块为电池供电，第二供电模块为USB直流供电。
进一步的,采用无线传感器网络技术实现各传感器节点的无线自组网，实现数据的采集与汇聚。
进一步的,所述的汇聚节点设有FDTI芯片和对应连接的USB口，采用FDTI芯片实现USB口与第二微控制模块串口的通信连接，实现汇聚节点与上位机之间的串行数据传输。
进一步的, 所述的上位机采用基于c#语言的windows应用编程技术实现监测数据的实时显示；上位机采用SQL server数据库技术对所采集的数据进行存储和查询功能。
该基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统的设计调试方法为：
（1）首先进行空间光度分布智能监控系统的功能分析及定义，完成空间光度分布智能监控系统的框图设计及各传感器节点和汇聚节点的功能定义；
（2）设计各传感器节点和汇聚节点的硬件电路，利用高精度温湿度传感器和照度传感器实现传感器节点的硬件设计；
（3）通过IAR嵌入式开发系统及Zigbee stack软件包工具进行嵌入式程序编程；
（4）用c#语言的windows应用编程技术完成上位机监测界面的编程，用SQL server数据库技术完成数据库程序的编写；
（5）最后将空间光度分布智能监控系统与分布光度计测试系统结合，实现整个系统的调试。
综上所述，本发明的基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统采用无线传感网络技术对分布光度计测试环境及被测灯具的工作状态进行实时智能监测，克服了当前测试设备对检测环境监测困难的问题，有效保证了检测环境的稳定性，同时保障了检测设备的安全，确保检测结果更加准确；其具有以下优点：
1、采用智能无线传感网络技术对分布光度计测试环境及被灯具的工作状态进行实时监控，克服了目前使用设备对检测环境监测困难的问题；
2、在传感器节点的软硬件设计中，采用了低功耗的传感器芯片和主控芯片设计，并在网络协议上，通过减少无线收发器的工作占空比，大大提高了电池的使用时间，提高了该空间光度分布智能监控系统使用过程中的便利性；
3、在上位机中，采用windows应用编程技术和SQL server数据库技术实现监测数据的实时显示和存储；测试人员可以对空间光度分布计的测试环境、被测灯具的燃点状况等情况做出实时判断，以确保检测环境的稳定性和检测设备的安全。
附图说明
图1是本实施例1的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统的结构示意框图；
图2是本实施例1的传感器节点的结构示意框图；
图3是本实施例1的汇聚节点的结构示意框图。
具体实施方式
实施例1
本发明实施例1所描述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，如图1所示，包括Zigbee无线传感网络中的各个负责采集布置点监控信息的传感器节点1、接收传感器节点信息并传输监测数据的汇聚节点2、接收汇聚节点上传的数据并实现数据接收、处理、存储和显示功能的上位机3。如图2所示，所述的传感器节点包括第一微控制模块4、给第一微控制模块供电的第一供电模块5，还包括对传感器节点处环境监测的温湿度传感模块6、被测灯具燃点状态监测的照度传感模块7、第一射频接收和发送模块8。如图3所示，所述的汇聚节点包括第二微控制模块9、给第二微控制模块供电的第二供电模块10，还包括与第二微控制模块实现数据传输、接收和控制的串行接口转换模块11、第二射频接收和发送模块12。传感器节点是用来监测分布光度计检测环境温湿度和被测灯具光照度的，通过Zigbee无线传感网络向汇聚节点传输监测数据，汇聚节点是用来接收各传感器节点发出的监测数据，并以串行数据的形式，将接收到的数据上传到上位机。
该第一微控制模块采用TI CC2538的主控芯片，第二微控制模块采用ARM Cortex-M3为核心的CC2538嵌入式芯片并配合温湿度传感模块和照度传感模块的低功耗、高精度的传感器芯片实现对环境温湿度、光照度的采集。
该温湿度传感模块为高精度温湿度传感器，照度传感模块为照度传感器。
该第一供电模块为电池供电，第二供电模块为USB直流供电。
采用无线传感器网络技术实现各传感器节点的无线自组网，实现数据的采集与汇聚。
该汇聚节点设有FDTI芯片和对应连接的USB口，采用FDTI芯片实现USB口与第二微控制模块串口的通信连接，实现汇聚节点与上位机之间的串行数据传输。
该上位机采用基于c#语言的windows应用编程技术实现监测数据的实时显示；上位机采用SQL server数据库技术对所采集的数据进行存储和查询功能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,包括Zigbee无线传感网络中各个负责采集布置点监控信息的传感器节点、接收传感器节点采集数据的汇聚节点、接收汇聚节点上传的数据并实现数据接收、处理、存储和显示功能的上位机；所述的传感器节点包括第一微控制模块、给第一微控制模块供电的第一供电模块，还包括对传感器节点处环境监测的温湿度传感模块、被测灯具燃点状态监测的照度传感模块、第一射频接收和发送模块；所述的汇聚节点包括第二微控制模块、给第二微控制模块供电的第二供电模块，还包括与第二微控制模块实现数据传输、接收和控制的串行接口转换模块、第二射频接收和发送模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,所述的第一微控制模块采用TI CC2538的主控芯片，第二微控制模块采用ARM Cortex-M3为核心的CC2538嵌入式芯片并配合温湿度传感模块和照度传感模块的低功耗、高精度的传感器芯片实现对环境温湿度、光照度的采集。
3.根据权利要求2所述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,所述的温湿度传感模块为高精度温湿度传感器，照度传感模块为照度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,所述的第一供电模块为电池供电，第二供电模块为USB直流供电。
5.根据权利要求4所述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,采用无线传感器网络技术实现各传感器节点的无线自组网，实现数据的采集与汇聚。
6.根据权利要求5所述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,所述的汇聚节点设有FDTI芯片和对应连接的USB口，采用FDTI芯片实现USB口与第二微控制模块串口的通信连接，实现汇聚节点与上位机之间的串行数据传输。
7.根据权利要求6所述的一种基于Zigbee的空间光度分布智能监控系统，其特征在于,所述的上位机采用基于c#语言的windows应用编程技术实现监测数据的实时显示；上位机采用SQL server数据库技术对所采集的数据进行存储和查询功能。
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