CN109272097A - 一种基于ZigBee的纽扣计数系统 - Google Patents

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黄嘉琦
习邓林
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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的纽扣计数系统，包括：光电传感器、通信终端、协调装置以及上位机；光电传感器设置有多个，并且每个光电传感器分别设置于一条生产流水线的上方，用于对对应生产流水线上的纽扣进行自动计数；通信终端设置有多个，并且每个通信终端分别与一个光电传感器相连，用于收集光电传感器的计数结果；通信终端均通过ZigBee通信协议与协调装置相连，用于将通过ZigBee通信协议将通信数据传输至协调装置；协调装置还与上位机相连，用于将来自通信终端的通信数据上传至上位机，以由上位机对通信数据进行显示和存储；本发明能够有效解决纽扣生产过程中计数效率低下且计数结果误差较大的问题。

Description

一种基于ZigBee的纽扣计数系统
技术领域
本发明属于自动化计数技术领域，更具体地，涉及一种基于ZigBee的纽扣计数系统。
背景技术
纽扣作为重要的日用品材料，其年产量巨大，在生产过程中常采用人工计数的方式完成纽扣计数。
由于数量巨大，采用人工计数的方式会消耗大量的人力成本，而且往往效率低下。此外，在人工计数的过程中，不可避免地会出现差错，导致计数结果不可靠，进而导致对整体生产利益、成本等计算不够精确，造成经济上的损失。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于ZigBee的纽扣计数系统，旨在解决纽扣生产过程中计数效率低下且计数结果误差较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于ZigBee的纽扣计数系统，包括：光电传感器、通信终端、协调装置以及上位机；
光电传感器设置有多个，并且每个光电传感器分别设置于一条生产流水线的上方，用于对该生产流水线上的纽扣进行自动计数；
通信终端设置有多个，并且每个通信终端分别与一个光电传感器相连，用于收集光电传感器的计数结果；通信终端均通过ZigBee通信协议与协调装置相连，用于将通过ZigBee通信协议将通信数据传输至协调装置；
协调装置还与上位机相连，用于将来自通信终端的通信数据上传至上位机，以由上位机对通信数据进行显示和存储；
其中，通信数据包括由通信终端收集到的计数结果；通常情况下，通信数据还包括计数结果所对应的收集时间以及通信终端地址。
现有的无线通信大多利用WiFi实现，但WiFi占用带宽达10MB以上，且其电池容量较小，将其作为计数系统的基础不便于在工厂环境中去进行长时间的管理和监控。ZigBee具有功耗小、性能可靠、价格便宜等优点，同时其通信距离为1-100米，较为符合一个纽扣生产工厂的厂房大小；其系统带宽仅为4-32KB，能够节约整体通信网络带宽；并且ZigBee与其他通信的干扰程度较小、与其他通信相互干扰的可能性也较小。
进一步地，通信终端被划分为不同的终端组；协调装置包括多个协调器，且每个协调器与一个终端组相对应，用于建立包括对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，并接收由对应终端组中的通信终端传输的通信数据；
其中，终端组依据ZigBee通信协议的有效通信距离划分；由于ZigBee通信协议的有效通信距离有限，通过将通信终端划分为不同的终端组，并由单独的协调器建立以包含对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，能够保证通信数据传输的可靠性，并使得整个系统能够适用于各种规模大小的纽扣生产工厂。
更进一步地，协调器由开发板实现，且开发板以CC2530芯片为核心；CC2530芯片是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案，能够以非常低的总材料成本建立强大的ZigBee网络节点。
进一步地，通信终端与协调装置之间还包括路由模块，用于实现通信终端与协调装置之间的通信中转，并对通信数据进行解析；为了便于通信数据的显示，协调装置接收到通信数据后，需要从通信数据中解析出不同的字段，当通信数据量较大，或者通信数据所包含的信息较为复杂时，由多个路由模块分担解析通信数据的工作，能够减轻协调装置的工作负担，减小数据的传输错误。
更进一步地，路由模块由开发板实现，且开发板以CC2530芯片为核心；CC2530芯片是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案，能够以非常低的总材料成本建立强大的ZigBee网络节点。
进一步地，上位机包括显示模块和存储模块；显示模块用于显示由协调装置上传的通信数据，存储模块用于持久化存储通信数据；其中，通信数据在存储模块中的存储形式可以为文本文件、数据库或其他形式，以便于管理和后续使用。
进一步地，通信终端由开发板实现，且开发板以CC2530芯片为核心；CC2530芯片是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案，能够以非常低的总材料成本建立强大的ZigBee网络节点。
进一步地，光电传感器为E18-D50NK红外避障传感器；E18-D50NK红外避障传感器的探测距离为3-50cm，可以很好的应用于对生产流水线上的纽扣进行计数，同时，E18-D50NK红外避障传感器还具有受可见光影响较小、价格便宜、使用方便等优点，可以以较低的成本实现较为准确的自动计数。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，通过设置于每一条生产流水线上方的光电传感器对纽扣进行自动计数，并由对应的通信终端收集计数结果后，将包含计数结果的通信数据通过ZigBee通信协议传输至协调装置，协调装置将接收到的通信数据上传至上位机，上位机对通信数据进行显示和持久化存储。纽扣的计数、计数结果的传输及通信数据的显示均由对应的模块自动完成，无需人工参与计数，因此，本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统实现了纽扣在生产过程中的自动计数，能够有效解决人工计数中存在的效率低下且计数结果误差较大的问题。
(2)本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，通信终端和协调装置之间通过ZigBee通信协议完成通信数据的传输，由于ZigBee具有功耗小、性能可靠、价格便宜等优点；ZigBee的通信距离为1-100米，较为符合一个纽扣生产工厂的厂房大小；ZigBee占用的系统带宽仅为4-32KB，能够节约整体通信网络带宽；并且ZigBee与其他通信的干扰程度较小、与其他通信相互干扰的可能性也较小。因此，本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，功耗低、成本低、能够节约整体通信网络带宽并且计数结果可靠性高。
(3)本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，在其优选方案中，通信终端依据ZigBee通信协议的有效通信距离被划分为不同的终端组，协调装置包括多个协调器，且每个协调器与一个终端组相对应，用于建立包括对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，并接收由对应终端组中的通信终端传输的通信数据；由于ZigBee通信协议的有效通信距离有限，通过将通信终端划分为不同的终端组，并由单独的协调器建立包括对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，能够保证通信数据传输的可靠性，并使得整个系统能够适用于各种规模大小的纽扣生产工厂。因此，本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，具有较高的可扩展性，且应用于不同的生产规模时，均可提供可靠的计数结果。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的基于ZigBee的纽扣计数系统示意图；
图2为本发明第二实施例提供的基于ZigBee的纽扣计数系统示意图；
图3为本发明实施例提供的通信终端与协调装置之间通过路由模块进行通信中转的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的第一实施例中，本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，如图1所示，包括：光电传感器、通信终端、协调装置以及上位机；光电传感器设置有多个，并且每个光电传感器分别设置于一条生产流水线的上方，用于对该生产流水线上的纽扣进行自动计数；其中，光电传感器与流水线的距离小于光电传感器的探测距离，以保证光电传感器能够准确计数；通信终端设置有多个，并且每个通信终端分别与一个光电传感器通过引脚线直连，用于收集光电传感器的计数结果；通信终端均通过ZigBee通信协议与协调装置相连，用于将通过ZigBee通信协议将通信数据传输至协调装置；其中，通信数据包括计数结果及对应的收集时间和通信终端地址；协调装置还通过USB数据线与上位机相连，用于将来自通信终端的通信数据上传至上位机，以由上位机对通信数据进行显示和存储；应当理解，协调装置还可通过其他数据传输协议与上位机相连。
现有的无线通信大多利用WiFi实现，但WiFi占用带宽达10MB以上，且其电池容量较小，将其作为计数系统的基础不便于在工厂环境中去进行长时间的管理和监控。ZigBee具有功耗小、性能可靠、价格便宜等优点，同时其通信距离为1-100米，较为符合一个纽扣生产工厂的厂房大小；其系统带宽仅为4-32KB，能够节约整体通信网络带宽；并且ZigBee与其他通信的干扰程度较小、与其他通信相互干扰的可能性也较小；
在本发明的第二实施例中，本发明所提供的基于ZigBee的纽扣计数系统，如图2所示，包括：光电传感器、通信终端、协调装置以及上位机，且各组件的功能及组件之间的连接关系与上述第一实施例相同；在此基础上，通信终端被划分为不同的终端组；协调装置包括多个协调器，且每个协调器与一个终端组相对应，用于建立包括对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，并接收由对应终端组中的通信终端传输的通信数据；
其中，终端组依据ZigBee通信协议的有效通信距离划分；由于ZigBee通信协议的有效通信距离有限，通过将通信终端划分为不同的终端组，并由单独的协调器建立包括对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，能够保证通信数据传输的可靠性，并使得整个系统能够适用于各种规模大小的纽扣生产工厂。
在一个可选的实施方式中，如图3所示，通信终端与协调装置之间还包括路由模块，用于实现通信终端与协调装置之间的通信中转，并对通信数据进行解析；为了便于通信数据的显示，协调装置接收到通信数据后，需要从通信数据中解析出不同的字段，当通信数据量较大，或者通信数据所包含的信息较为复杂时，由多个路由模块分担解析通信数据的工作，能够减轻协调装置的工作负担，减小数据的传输错误。
在一个可选的实施方式中，协调器、路由模块和通信终端均由开发板实现，且开发板以CC2530芯片为核心；CC2530芯片是用于2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案，能够以非常低的总材料成本建立强大的ZigBee网络节点；其中，每个通信终端的地址即为对应开发板的IEEE地址；应当理解，除上述开发板外，协调器、路由模块和通信终端也可由其他开发板实现，并且除了开发板，协调器、路由模块和通信终端也可由其他方式实现。
在一个可选的实施方式中，上位机包括显示模块和存储模块；显示模块用于显示由协调装置上传的通信数据，具体包括计数结果及对应的收集时间和通信终端地址；存储模块用于持久化存储通信数据；其中，通信数据在存储模块中的存储形式可以为文本文件、数据库或其他形式，以便于管理和后续使用。
在一个可选的实施方式中，光电传感器为E18-D50NK红外避障传感器；E18-D50NK红外避障传感器的探测距离为3-50cm，可以很好的应用于对生产流水线上的纽扣进行计数，同时，E18-D50NK红外避障传感器还具有受可见光影响较小、价格便宜、使用方便等优点，可以以较低的成本实现较为准确的自动计数；E18-D50NK红外避障传感器的测量原理为，传感器平时输出为高电平，当有物体从前方通过时则会在对应引脚上输出低电平，其内部计数加一，通过将该数据调用出来即可实现对当前流水线上所经过的纽扣数进行计数的功能；应当理解，除上述光电传感器外，其他可实现自动计数功能的光电探测器件也可用作本发明中的光电传感器。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，包括：光电传感器、通信终端、协调装置以及上位机；
所述光电传感器设置有多个，并且每个所述光电传感器分别设置于一条生产流水线的上方，用于对对应生产流水线上的纽扣进行自动计数；
所述通信终端设置有多个，并且每个所述通信终端分别与一个所述光电传感器相连，用于收集所述光电传感器的计数结果；所述通信终端均通过ZigBee通信协议与所述协调装置相连，用于将通过ZigBee通信协议将通信数据传输至所述协调装置；
所述协调装置还与所述上位机相连，用于将来自所述通信终端的通信数据上传至所述上位机，以由所述上位机对所述通信数据进行显示和存储；
其中，所述通信数据包括由所述通信终端收集到的计数结果。
2.如权利要求1所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述通信终端被划分为不同的终端组；
所述协调装置包括多个协调器，且每个所述协调器与一个所述终端组相对应，用于建立包括对应终端组中的通信终端的ZigBee通信网络，并接收由对应终端组中的通信终端传输的通信数据；
其中，所述终端组依据ZigBee通信协议的有效通信距离划分。
3.如权利要求2所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述协调器由开发板实现，且所述开发板以CC2530芯片为核心。
4.如权利要求1或2所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述通信终端与所述协调装置之间还包括路由模块，用于实现所述通信终端与所述协调装置之间的通信中转，并对所述通信数据进行解析。
5.如权利要求4所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述路由模块由开发板实现，且所述开发板以CC2530芯片为核心。
6.如权利要求1或2所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述上位机包括显示模块和存储模块；所述显示模块用于显示由所述协调装置上传的通信数据，所述存储模块用于持久化存储所述通信数据。
7.如权利要求1或2所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述通信终端由开发板实现，且所述开发板以CC2530芯片为核心。
8.如权利要求1或2所述的基于ZigBee的纽扣计数系统，其特征在于，所述光电传感器为E18-D50NK红外避障传感器。
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