CN110160595A - 基于zigbee无线传输技术的液位采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，在液位采集点处设置有与该液位采集点处的液位变送器信号连接的信号采集转换模块，以及与所述信号采集转换模块信号连接的站外无线传输模块；所述采集接收站内设置有可与所述站外无线传输模块无线连接的站内无线传输模块，且所述采集接收站内设置有连接办公室内的电脑的光缆，所述光缆的一端与所述站内无线传输模块信号连接，另一端通过转换器与所述电脑信号连接，所述电脑中安装有组态王软件。本发明的有益效果是：免去人力抄数，传输实时化，采集自动化，报表自动生成，节省人力成本，提高效率，报表数据更精准，系统扩展性强，组网灵活方便，成本低。

Description

基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统

技术领域

本发明涉及到无线传输和数据采集技术领域，尤其涉及到一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统。

背景技术

目前，于桥水库两千米的大坝上分布安装有九个液位变送器，用来测量大坝内液位的高度，以此来保证大坝的安全，现场为蓄电池供电，每次查看液位工作人员需要从两公里外办公室沿大坝逐个查看抄取数据，然后为了节省电力再将电源关闭，回到办公室再将现场所抄数据手工录入电脑表格中，耗时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，该基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统包括设置在河坝上的液位采集点和采集接收站；所述液位采集点处设置有与该液位采集点处的液位变送器信号连接的信号采集转换模块，以及与所述信号采集转换模块信号连接的站外无线传输模块；所述采集接收站内设置有可与所述站外无线传输模块无线连接的站内无线传输模块，且所述采集接收站内设置有光缆，所述光缆的一端与所述站内无线传输模块信号连接，另一端通过转换器与办公室内的电脑信号连接，所述电脑中安装有组态王软件。

优选的，所述信号采集转换模块为单通道隔离变送器。

优选的，所述站外无线传输模块和所述站内无线传输模块均为ZIGBEE模块。

优选的，所述液位采集点处还设置采集箱和天线杆，所述信号采集转换模块和所述站外无线传输模块均安装在所述采集箱中，所述站外无线传输模块通过所述天线杆与所述站内无线传输模块无线信号连接。

优选的，所述采集箱顶部设置有太阳能电池板，所述采集箱内还设置有太能能充放电控制器和蓄电池，所述蓄电池通过所述太能能充放电控制器与所述太阳能电池板连接，所述信号采集转换模块和所述站外无线传输模块均与所述蓄电池电连接。

优选的，所述采集箱及所述天线杆均采用不锈钢材质制成。

优选的，所述转换器为485/232转换器。

优选的，所述信号采集转换模块、所述站外无线传输模块、所述蓄电池以及所述太能能充放电控制器在所述采集箱内依次安装。

优选的，所述采集箱两侧设置有散热孔，所述散热孔内设置有防尘网。

优选的，所述液位采集点的个数为多个，多个所述液位采集点在所述河坝上均匀分布，所述采集接收站位于多个所述液位采集点中间。

在上述实施例中，本申请系统与现有技术相比具有如下优点：

1、免去人力抄数，传输实时化，采集自动化，报表自动生成，节省人力成本，提高效率，报表数据更精准；

2、采用ZIGBEE技术的无线网络，其功耗低、传输距离远、不产生通信费用，解决了地域分布问题和布线施工；

3、系统扩展性强，在有效距离内对于新增加站点能及时入网上传数据，组网灵活方便；

4、成本低，设备费用低廉，施工简单方便。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统的连接框图；

图2是本发明实施例提供的组成的ZIGBE无线网络的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了方便理解本发明实施例提供的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，现有技术中，测量大坝内液位高度的现场采用蓄电池供电，每次查看液位工作人员需要从办公室沿大坝逐个查看液位变送器并抄取数据，然后为了节省电力再将电源关闭，回到办公室再将现场所抄数据手工录入电脑表格中，耗时费力。因此，本发明实施例提供的一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统。下面结合具体的实施例对其进行详细说明。

该基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统包括液位采集点和采集接收站，液位采集点和采集接收站均设定在河坝上，液位采集点处设置有液位变送器1，液位变送器1实时采集输出河坝内的水位信息，以4-20mA电流信号的方式输出。在实际应用中，液位采集点的个数设置为多个，多个液位采集点沿河坝均匀分布，每个液位采集点处都设置有一个液位变送器1，而采集接收站则设置在多个液位采集点中间。采集接收站可根据实际情况而和河坝上的监控室合并在一起。由于实际应用中，液位采集点的个数为多个，且每个液位采集点的特征相同，为描述方便，下面以单个液位采集点来进行举例说明。

在本实施例中，在液位采集点处设置采集箱和天线杆，采集箱及天线杆均采用不锈钢材质制成，不锈钢材质具有防水、防尘、抗腐蚀的能力。在该采集箱内设置有信号采集转换模块2和站外无线传输模块3，在采集接收站内设置有站内无线传输模块4和与办公室内的电脑5连接的光缆。

请参考图1，图1是本发明实施例提供的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统的连接框图。

如图1所示，信号采集转换模块2与该液位采集点处的液位变送器1信号连接，信号采集转换模块2还与站外无线传输模块3信号连接，站外无线传输模块3通过上述天线杆与站内无线传输模块4无线信号连接，天线杆具体可采用高度是两米的天线，采集接收站内的光缆的一端与站内无线传输模块4信号连接，另一端通过转换器6与办公室内的电脑5信号连接，电脑5中安装有组态王软件。

在本实施例中，信号采集转换模块2为现有技术中的单通道隔离变送器。单通道是指一入一出，即一路通信输入，一路通信输出。该单通道隔离变送器采用独立的直流电源供电方式，供电电源-输入-输出之间隔离。隔离传输，485通信，标准MODBUS-RTU协议，其特点是功耗低。

公知的，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，其特点是低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。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。本申请中的站外无线传输模块3和站内无线传输模块4均为现有技术中的ZIGBEE模块，其相比较与蓝牙而言，技术相对简单，耗电功率更低，组网规模相对较大，传输距离相对更远，而且这种无线传输方式可靠性更高，能抵抗河坝现场的各种电磁干扰。

在实际应用中，由于液位采集点的个数为多个，多个液位采集点处均设置站外无线传输模块3，如图2所示，这样多个液位采集点处的站外无线传输模块3和站内无线传输模块4组成一个ZIGBE无线网络。站外无线传输模块3和站内无线传输模块4均为现有技术中的ZIGBEE模块，ZIGBEE模块将485信号无线传输，此模块进行设置后可自动组网，具有自动路由功能。假设从A到B，由于通讯距离远而不能通讯，则只需要在A、B之间增加一个ZIGBEE模块，则增加的该ZIGBEE模块可以自动为A、B提供路由，或者中继传递数据，同时具有自动路由修复功能，如果路由路径破坏(如某个模块断电)，网络能自动寻找新的路由路径，达到自动修复路由路径的目的。

本申请原理是：每个液位采集点处的液位变送器1向该液位采集点处的信号采集转换模块2输出4-20mA电流信号，信号采集转换模块2接收该4-20mA电流信号并将其转换为485信号，多个液位采集点分别设定在了河坝上，也就是说每个液位采集点分配有一个采集位置，本申请中的站外无线传输模块3接收信号采集转换模块2传输的485信号，并通过天线杆和站内无线传输模块4无线信号连接后，将收到的485信号以无线方式传输至站内无线传输模块4，站内无线传输模块4被配置为主站，接收任意一个液位采集点处的站外无线传输模块3传输的485信号后，将接收的485信号全部通过光缆传输至转换器6，该转换器6为现有技术中的485/232转换器，将其连接到电脑5上，对485信号进行处理后传输到电脑5，通过电脑5中安装的组态王软件数据处理后，能在电脑5的显示屏上显示报表数据，这样，就能在办公室的电脑5得到来自河坝现场的液位数据，免去人力抄数。

使用组态王软件时，首先在电脑5上启动组态王软件，在组态王软件中定义接口，设置通讯，通讯协议设置为485MODBUS RTU，传输速率为9600bps，数据位8位，停止位1位，无校验。通讯格式与河坝现场的信号采集转换模块2保持一致，建立n个变量，代表河坝现场的多个液位变送器1，这里要注意的是传上来的数据为数字信号要进行换算来还原现场原始值，通过模数转换即可。

通讯连接后，经过组态王软件的分析，在电脑5的显示屏上可以显示组态画面，即显示现场多个液位采集点的实时液位情况并以动画形式呈现，整个大坝的液位情况一目了然；显示组态历史曲线，即用户根据需要可以进行任意时间段的历史数据查询，软件会自动生成曲线；显示组态高限报警功能以满足用户的使用，用户可自行设置报警上限值，液位报警会显示在画面上；还包括组态报表功能，即报表数据按用户需求自动生成。

另外，以往的河坝现场仅为蓄电池供电，每次查看液位的工作人员需要从办公室沿大坝逐个查看抄取数据，然后为了节省电力再将电源关闭，为彻底解决这一问题，在每个液位采集点处的采集箱顶部设置一块太阳能电池板7，并在采集箱内设置太能能充放电控制器8和蓄电池9，如图1所示，蓄电池9通过太能能充放电控制器8与太阳能电池板7连接，该液位采集点处的采集箱内的信号采集转换模块2和站外无线传输模块3均与蓄电池9电连接，采集箱内的信号采集转换模块2和站外无线传输模块3均为低功耗设备，选择太阳能电池板7和蓄电池9联合供电的方式，满足了其日常使用。至于站内无线传输模块4，则可与采集接收站内部供电电源连接，而采集接收站内部供电方式也可采用太阳能电池板和蓄电池联合供电的方式。在本实施例中，所述的采集箱为一矩形箱体，其两侧分别设置有散热孔，为了防尘，在散热孔内设置有防尘网，防尘网采用不锈钢材质制成，信号采集转换模块2、站外无线传输模块3、蓄电池9以及太能能充放电控制器8在所述的采集箱内具体可依次安装。

在上述实施例中，本申请系统免去人力抄数，传输实时化，采集自动化，报表自动生成，节省人力成本，提高效率，报表更精准；采用ZIGBEE技术的无线网络，其功耗低、传输距离远、不产生通信费用，解决了地域分布问题和布线施工；系统扩展性强，在有效距离内对于新增加站点能及时入网上传数据，组网灵活方便；成本低，设备费用低廉，施工简单方便。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，包括：设置在河坝上的液位采集点和采集接收站；其特征在于，所述液位采集点处设置有与该液位采集点处的液位变送器信号连接的信号采集转换模块，以及与所述信号采集转换模块信号连接的站外无线传输模块；所述采集接收站内设置有可与所述站外无线传输模块无线连接的站内无线传输模块，且所述采集接收站内设置有光缆，所述光缆的一端与所述站内无线传输模块信号连接，另一端通过转换器与办公室内的电脑信号连接，所述电脑中安装有组态王软件。

2.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述信号采集转换模块为单通道隔离变送器。

3.根据权利要求2所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述站外无线传输模块和所述站内无线传输模块均为ZIGBEE模块。

4.根据权利要求3所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述液位采集点处还设置采集箱和天线杆，所述信号采集转换模块和所述站外无线传输模块均安装在所述采集箱中，所述站外无线传输模块通过所述天线杆与所述站内无线传输模块无线信号连接。

5.根据权利要求4所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述采集箱顶部设置有太阳能电池板，所述采集箱内还设置有太能能充放电控制器和蓄电池，所述蓄电池通过所述太能能充放电控制器与所述太阳能电池板连接，所述信号采集转换模块和所述站外无线传输模块均与所述蓄电池电连接。

6.根据权利要求5所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述采集箱及所述天线杆均采用不锈钢材质制成。

7.根据权利要求6所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述转换器为485/232转换器。

8.根据权利要求7所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述信号采集转换模块、所述站外无线传输模块、所述蓄电池以及所述太能能充放电控制器在所述采集箱内依次安装。

9.根据权利要求8所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述采集箱两侧设置有散热孔，所述散热孔内设置有防尘网。

10.根据权利要求9所述的基于ZIGBEE无线传输技术的液位采集系统，其特征在于，所述液位采集点的个数为多个，多个所述液位采集点在所述河坝上均匀分布，所述采集接收站位于多个所述液位采集点中间。