CN109375672A - 一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，包括协调器、单片机微处理器、计算机和ZigBee终端；所述单个暖体假人为铝合金外壳，分为头部、主干、大腿和小腿四部分，各部分的内壁粘贴独立控温的PI加热膜，每个暖体假人内部都装有一个ZigBee终端，采用ZigBee无线通讯技术组建个域网络(Private Area Network，PAN)；所述协调器用来搜集来自各个ZigBee终端的温度数据；可以采用所述单片机微处理器进行数据保存；也可以将所述协调器直接与所述计算机连接，通过所述计算机中的Labview程序读出数据。本发明能够通过计算机同时监控多个暖体假人终端，且每个暖体假人实现分区域独立控温，可以被广泛应用到汽车环境、航空航天舱室、建筑物室内环境等热舒适性评价这类研究中。
Description
技术领域
本发明属于暖体假人的技术领域，涉及一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统。
背景技术
暖体假人是模拟人体与环境之间热湿交换的仪器设备,是从20世纪40年代逐渐发展起来的一种新的生物物理试验方法,此项技术已经被广泛应用到服装、建筑、环境、航空航天、消防、交通安全等领域。目前世界各国已研发了100多种暖体假人,包括:干态暖体假人、出汗暖体假人、呼吸暖体假人、浸水暖体假人、数值暖体假人、小型暖体假人、暖体假头和假手、假脚等，都偏向于单个暖体假人的研究。但是当暖体假人被应用到汽车环境、航空航天舱室、建筑物室内环境等热舒适性评价这类研究中时，一般是多个假人同时工作，此时暖体假人和外部控制系统的无线数据传输就变得尤为重要。因此，设计一套能够同时调控多个假人末端温度数据的多暖体假人系统有着重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，包括若干单个暖体假人的末端，还包括协调器、单片机微处理器、计算机和ZigBee终端；
所述单个暖体假人的末端内部安装有ZigBee终端，采用ZigBee无线通讯技术组建个域网络PAN；
所述协调器搜集各个ZigBee终端的温度数据；
采用所述单片机微处理器进行数据保存或者协调器直接与所述计算机连接，通过所述计算机中的Labview程序读出数据。
所述单个暖体假人的末端，包括铝合金外壳、PI加热膜、直流电机调速器、48V供电电源、PT1000热电阻、温度采集器、24V电源、RS485-232转换卡和ZigBee终端；所述铝合金外壳为坐姿形状，分为头部、主干、大腿和小腿；所述PI加热膜共有四块，分别粘贴在头部、主干、大腿和小腿四个部分，四个PI加热膜分别由四个独立的48V供电电源供电；所述直流电机调速器与所述48V供电电源串联连接，用来调节供给PI加热膜的功率；所述PT1000热电阻共有4个，分别放置在暖体假人的末端的头部、主干、大腿和小腿，用来检测暖体假人的表面温度变化；所述温度采集器连接PT1000热电阻，用来采集监测到的温度数据；所述24V电源负责给温度采集器供电；所述RS485-232转换卡设置在温度采集器的信号出口和ZigBee终端的信号入口之间，负责将温度采集器采集到的温度信号转换成ZigBee终端可接收的形式；所述ZigBee终端的信号出口连接四个直流电机调速器，根据接收到的温度数据对直流电机调速器进行反馈调节，从而控制PI加热膜的功率。
所述协调器型号优选CC2530。
所述单片机型号优选80C51或89C51。
本发明的有益效果：
1、本发明将暖体假人分为头部、主干、大腿和小腿四个区域，每个区域的PI加热膜实现独立控制，能够模拟日常生活环境中由于局部冷却、非对称辐射和局部气流等现象造成的人体表面温度分布不均匀。
2、采用ZigBee无线通讯技术组建个域网络，实现通过计算机同时监控多个暖体假人终端的操作。
3、根据暖体假人在应用的时候，一般是多个暖体假人同时工作，为了同时搜集各个假人末端的温度数据，本发明根据人日常所处的热环境多是非均匀环境，存在局部冷却、气温分布不均匀和局部气流等现象，该多暖体假人系统中的每个单体暖体假人都可以实现分区域独立控温。
附图说明
图1为本发明的ZigBee无线通讯系统图；
图2为本发明的单个暖体假人外观图；
图3为本发明的单个暖体假人温度控制流程图。
附图标记：1.协调器，2.单片机微处理器，3.计算机，4.ZigBee终端CC2530，5.铝合金外壳，5-1.头部，5-2.主干，5-3.大腿，5-4.小腿，6.PI加热膜，7.直流电机调速器,8.48V供电电源，9.PT1000热电阻，10.温度采集器，11.24V电源，12.RS485-232转换卡。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明文字能够据以实施。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，包括协调器1、单片机微处理器2、计算机3和ZigBee终端4；所述单个暖体假人末端内部都装有一个市面销售的ZigBee终端4，采用ZigBee无线通讯技术组建个域网络(Private AreaNetwork，PAN)；所述协调器1用来搜集各个ZigBee终端4的温度数据，可以采用所述单片机微处理器2进行数据保存，也可以将所述协调器1直接与所述计算机3连接，通过计算机3中的Labview程序读出数据，本实施例中所述单片机型号优选80C51或89C51，所述协调器1的型号优选CC2530。
如图2、图3所示，对于单个暖体假人末端，包括铝合金外壳5、PI加热膜6、直流电机调速器7、48V供电电源8、PT1000热电阻9、温度采集器10、24V电源11、RS485-232转换卡12和ZigBee终端4。所述铝合金外壳5为坐姿形状，分为头部5-1、主干5-2、大腿5-3和小腿5-4；所述PI加热膜6共有四块，分别粘贴在暖体假人的末端的头部、主干、大腿和小腿四个部分的铁皮内部，四个PI加热膜6分别由四个独立的48V供电电源8供电；所述直流电机调速器7与所述48V供电电源8串联连接，用来调节供给PI加热膜6的功率；所述PT1000热电阻9共有4个，分别放置在暖体假人的末端的头部、主干、大腿和小腿，用来检测暖体假人的表面温度变化；所述温度采集器10连接PT1000热电阻9，用来采集监测到的温度数据；所述24V电源11负责给温度采集器10供电；所述RS485-232转换卡12接收温度采集器10的信号，发送至ZigBee终端4的信号入口，负责将温度采集器10采集到的温度信号转换成ZigBee终端4可以接收的形式；所述ZigBee终端4的信号出口连接四个直流电机调速器7，根据接收到的温度数据对直流电机调速器7进行反馈调节，从而控制PI加热膜6的功率。
本发明在使用时，通过计算机3给多个暖体假人设定表面温度，命令信号通过ZigBee无线通讯技术发送到每个暖体假人内部的ZigBee终端4，ZigBee终端4将信号发送到各个部位的直流电机调速器7，进而控制48V供电电源8对PI加热膜6进行加热，放置在暖体假人不同部位的PT1000热电阻9收集暖体假人表面的温度，将温度数据依次通过温度采集器10和RS485-232转换卡12，最终传送回ZigBee终端4，ZigBee终端4根据接收到的温度数据采用PID控制对直流电机调速器7进行反馈调节，同时将温度数据传送回计算机3。具体来讲，PID控制过程如下：ZigBee终端4接收到假人表面的温度数据之后，首先将该温度数据与通过计算机3设定的温度进行对比，如果假人表面温度大于等于设定温度，则控制直流电机调速器7停止加热；如果假人表面温度小于设定温度且相差较大，则控制直流电机调速器7以较大功率继续加热，如果假人表面温度小于设定温度但相差较小，则控制直流电机调速器7以较小功率继续加热。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，对于本领域的专业技术人员而言，完全可以在不脱离本发明的原理和精神的情况下对上述示范性实施例进行多种变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，包括若干单个暖体假人的末端，其特征在于，还包括协调器、单片机微处理器、计算机和ZigBee终端；
所述单个暖体假人的末端内部安装有ZigBee终端，采用ZigBee无线通讯技术组建个域网络PAN；
所述协调器搜集各个ZigBee终端的温度数据；
采用所述单片机微处理器进行数据保存或者协调器直接与所述计算机连接，通过所述计算机中的Labview程序读出数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，其特征在于，所述单个暖体假人的末端，包括铝合金外壳、PI加热膜、直流电机调速器、48V供电电源、PT1000热电阻、温度采集器、24V电源、RS485-232转换卡和ZigBee终端；所述铝合金外壳为坐姿形状，分为头部、主干、大腿和小腿；所述PI加热膜共有四块，分别粘贴在头部、主干、大腿和小腿四个部分，四个PI加热膜分别由四个独立的48V供电电源供电；所述直流电机调速器与所述48V供电电源串联连接，用来调节供给PI加热膜的功率；所述PT1000热电阻共有4个，分别放置在暖体假人的末端的头部、主干、大腿和小腿，用来检测暖体假人的表面温度变化；所述温度采集器连接PT1000热电阻，用来采集监测到的温度数据；所述24V电源负责给温度采集器供电；所述RS485-232转换卡设置在温度采集器的信号出口和ZigBee终端的信号入口之间，负责将温度采集器采集到的温度信号转换成ZigBee终端可接收的形式；所述ZigBee终端的信号出口连接四个直流电机调速器，根据接收到的温度数据对直流电机调速器进行反馈调节，从而控制PI加热膜的功率。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，其特征在于，所述协调器型号优选CC2530。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee无线通讯技术的多暖体假人系统，其特征在于，所述单片机型号优选80C51或89C51。
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