CN201072594Y - 无线压力采集记录系统 - Google Patents

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CN201072594Y CNU2007201516342U CN200720151634U CN201072594Y CN 201072594 Y CN201072594 Y CN 201072594Y CN U2007201516342 U CNU2007201516342 U CN U2007201516342U CN 200720151634 U CN200720151634 U CN 200720151634U CN 201072594 Y CN201072594 Y CN 201072594Y
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徐志武
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Abstract

一种无线压力采集记录系统，包括集成了ZigBee的压力数据采集记录模块、无线路由器、ZigBee压力数据接收终端；所述集成了ZigBee的压力数据采集记录模块经路由器与压力数据接收终端组成的网络是基于IEEE 802.15.4技术标准和Zigbee网络协议的无线数据传输网络。本产品无须电源和数据线，增加和减少数据点非常容易，具有受干扰小、微功耗的优点。

Description

无线压力采集记录系统
技术领域
本实用新型涉及无线压力采集记录技术领域，具体是一种实现无线数据传输的压力采集记录系统。
背景技术
目前，压力参数测量、记录、传输在油田、矿山、石化、天然气等众多行业广泛应用，传统的方法主要有以下几点：
1、采用现场指示仪表由抄表员定期到现场逐一记录的方式，这种方式需要投入很大的人力，尤其在油田、矿山井下等环境恶劣的地方，员工的身心健康会受到影响。
2、采用压力变送器或压力传感器对现场进行信号进行采集，经信号线传输，通过二次仪表显示及记录数据的方式，需要在现场布大量的信号线，浪费资源，工程量大，系统维护困难，由于受现场环境限制，在油田、矿山井下布许多的信号线更是不现实。
3、采用压力变送器或压力传感器对现场进行信号进行采集，经数据处理后通过无线电远程传输，但是系统功耗大，现场仍需铺设电缆，还需要架设无线电台，而且国内目前对高频进行明确的立法限制，须经相关部门认可后有偿使用，成本及维护费用很高。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种无线压力采集记录系统，以解决现有技术存在的成本高、功耗高、可靠性差、系统配置不方便的问题。
本实用新型通过下述技术方案予以实现：包括集成了ZigBee的压力数据采集记录模块、无线路由器、ZigBee压力数据接收终端；所述集成了ZigBee的压力数据采集记录模块经路由器与压力数据接收终端组成的网络是基于IEEE 802.15.4技术标准和Zigbee网络协议的无线数据传输网络。
本实用新型所述集成了ZigBee的压力数据采集记录模块由压力传感器、包含MCU的数据处理单元、ZigBee无线通讯模块、供电电池、数据存储电路组成。压力传感器将被测压力信号转换成电信号经数据处理单元处理后送数据存储电路存储，平时ZigBee无线通讯模块处于待机状态，当收到数据接收终端的唤醒信号后，根据所收到的指令向数据接收终端传输存储在数据存储电路内的全部或部分数据。同时，将接收到的有关数据采集周期、数据存储周期等指令送MCU数据处理单元。
ZigBee采用IEEE802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4GHz，应用于监视、控制网络时，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，符合环保要求，符合国际通用无需批准的规范。目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。
其特点是：
星状、网状拓扑结构，支持Zigbee网络协议。
组网灵活配置快捷，无线网络系统传非常容易快捷配置，组网接入灵活、方便，几台、几十台或几百台均可，最多可达6万台。可以在需要安放传感器地方任意布置，无须外接电源和数据线，增加和减少数据点非常容易。由于没有数据线省去了综合布线的成本，传感器无线网络更容易应用，安装成本非常低。
系统节点耗电低，电池使用时间长。
双向传送数据和控制命令，不但可以从网络节点传出数据，而且双向通信功能够可以将控制命令传到无线终端相连的传感器、无线路由器，也可将数据送入到网络显示或控制远程设备。
全系统可靠性自动恢复功能，内置冗余保证万一个节点不在网络系统中，节点数据将自动路由到一个替换节点以保证系统的可靠稳定。
本实用新型无须外加电源和数据线，成本低，运行可靠，增加和减少数据点非常容易。无线网络采用星型或MESH网状网络拓扑和唤醒ZigBee无线通讯模块的通信方式，有效降低了节点的功耗，减少了节点向终端传输数据时相互碰撞的概率。
下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型基本构成框图；
图2是本实用新型的多节点网络实施例的构成分布示意图；
图3是本实用新型压力数据采集记录模块的构成框图；
图4是本实用新型数据接收终端的构成框图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型最基本的构成包括集成了ZigBee的压力数据采集记录模块1、无线路由器2和ZigBee压力数据接收终端3，三者之间通过无线电信号进行信号传输。
在图2中，压力数据采集记录模块1经编码后安装在现场压力采集点，按初始化时设定的数据采集周期采集并记录压力数据，各压力数据采集记录模块1与无线路由器2及ZigBee压力数据接收终端3组成星状、网状拓扑结构，支持Zigbee网络协议；数据传输中采用多层次握手方式，保证数据传输的准确可靠，可实现一点对多点、两点间对等通信、快速组网自动配置、自动恢复和高级电源管理，任意个传感器之间可相互协调实现数据通信。内置冗余保证万一个节点不在网络系统中，节点数据将自动路由到一个替换节点以保证系统的可靠稳定。采用2.4GHz，功率小、灵活度高，符合环保要求，符合国际通用无需批准的规范。本实用新型无线压力采集记录系统非常容易快捷配置，组网接入灵活、方便，几台、几十台或几百台均可，最多可达6万台。可以在需要安放传感器地方任意布置无须电源和数据线，增加和减少数据点非常容易。由于没有数据线省去了综合布线的成本，无线网络更容易应用，安装成本非常低。
参见图3，所述集成了ZigBee的压力数据采集记录模块1由若干压力传感器11(a、b、...)、包含MCU的数据处理单元13、ZigBee无线通讯模块14、供电电池12、数据采集存储电路15组成，压力传感器11与数据处理单元13的输入端连接，后者的不同输出/输入接口分别与ZigBee无线通讯模块14和数据采集存储电路15连接，供电电池12与所述各个部件的电源端连接。
在图3中，压力信号经各个压力传感器11被数据处理单元13采集处理后送数据存储电路15存储，每组数据包括压力值及所对应的采集时间，数据采集及存储周期根据ZigBee无线通讯模块14接收到的指令由数据处理单元控制，平时ZigBee无线通讯模块14处于待机状态，当ZigBee无线通讯模块14接收到数据传输指令后唤醒，根据接收到的指令向外发送数据，数据发送完成后进入待机状态。
如图4所示，所述ZigBee压力数据接收终端3包括中央处理单元34、ZigBee无线通讯模块32、键盘31、232通信接口37、供电电池33、数据存储电路36和显示及报警装置35，在中央处理单元34的不同接口分别连接ZigBee无线通讯模块32、键盘31、232通信接口37、数据存储电路36和显示及报警装置37，供电电池33与所述的各个部件的电源端连接。
在图4所示中，通过键盘31输入经中央处理单元34处理由ZigBee无线通讯模块32向数据采集模块发送指令并接收发回的数据，数据经中央处理单元34存储到数据存储电路36，根据需要通过显示装置35查看所需数据，如果某个数据采集模块或路由器出现故障或电量不足由显示及报警装置35报警并提示机号，接收到的数据由232通信接口37可输入PC机存档或打印。
本实用新型无线压力采集记录系统的主要技术指标：
压力计量精度                      1级
数据采集记录模块数据存储量        8K
数据接收终端数据存储量            1M(根据需要可增减)
数据采集记录模块数据采集周期      由数据接收终端随机设定
通讯协议标准                      IEEE 802.15.4
频段                              2.4-2.483GHz
网络拓扑结构                      网状、星状
数据传输速率                      250Kbps
通信范围                     10m-80m
接收灵敏度                   -94dBm
数据加密                     128-bit AES
                             15ms(激活或信道接入)，30ms
通信时延
                             (设备搜索)
接口                         RS-232/485
工作温度                     -20-60C
电源                         3×1.5V(AAA电池)
功耗                         50mW-200mW(通信时)
上述的实例仅仅是对本实用新型优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种无线压力采集记录系统，其特征是，包括至少一个集成了ZigBee的无线压力数据采集记录模块和无线路由器、集成了ZigBee的压力数据接收终端，所述无线路由器作为所述的无线压力数据采集记录模块与压力数据接收终端之间的中继站。
2.根据权利要求1所述的无线压力采集记录系统，其特征是，所述集成了ZigBee的压力数据采集记录模块由压力传感器、包含MCU的数据处理单元、ZigBee无线通讯模块、供电电池、数据采集存储电路组成，压力传感器与数据处理单元的输入端连接，后者的不同输出输入接口分别与ZigBee无线通讯模块和数据采集存储电路连接，供电电池与所述各个部件的电源端连接。
3.根据权利要求1所述的无线压力采集记录系统，其特征是，所述ZigBee压力数据接收终端包括中央处理单元(34)、ZigBee无线通讯模块(32)、键盘(31)、232通信接口(37)、供电电池(33)、数据存储电路和显示及报警装置，在中央处理单元(34)的不同接口分别连接ZigBee无线通讯模块(32)、键盘(31)、(232)通信接口(37)、数据存储电路和显示及报警装置，供电电池33与所述的各个部件的电源端连接。
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