CN202870661U - 基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统 - Google Patents

基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统 Download PDF

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张立勇
史春生
王玉波
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Abstract

本实用新型涉及为电力部门带电作业工具库房提供环境温湿度监测和控制的系统。本实用新型提供的方案是:一种基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,包括温湿度监测终端、温湿度调节终端、具有Zigbee协调器功能的控制板,温湿度监测终端和温湿度调节终端按照Zigbee协议与控制板进行无线通信。本实用新型采用Zigbee无线组网技术,设备安装和库房布线方式更简单,只需要电源线即可;通讯抗干扰能力和防冲突能力更强,每个设备都配置有独立的硬件看门狗,大大提高了安全性和可靠性;尤其是采用国际通用免费ISM频段2.4GHz的Zigbee无线组网技术,大大降低了使用成本。

Description

基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及为电力部门带电作业工具库房提供环境温湿度监测和控制的系统。
背景技术
[0002] 在电力行业中,带电作业工具存放环境对于温湿度的要求较高。因为存放环境的温湿度太高或太低,会导致带电作业工具失效,严重影响带电操作人员的安全。传统的工作方式是通过温度计、湿度计来采集温度和湿度,通过人工加热、加湿、通风和降温来控制温湿度,这样不但控制精度低、实时性差,而且操作人员劳动强度大。
[0003] 本公司早期的库房控制系统采用RS485通讯方式,此系统在一定程度上解决了带电作业工具库房管理人员劳动强度大的问题,保证了带电作业工器具的安全。但是采用传统的RS485通讯的库房,布线难度大,后期检修维护工作强度大。而zigbee无线通讯技术可以解决上述难题。
[0004] Zigbee技术简介:根据Zigbee联盟于2005年6月27日公布的第一份“Zigbee”规范“Zigbee Specification V1. O” 中的定义,Zigbee 技术是一组基于 IEEE802. 15. 4 无线研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通讯技术。该标准同时同队和确认了在IEEE802. 15. 4的物理层(PHY)上和介质访问控制层(MAC)网络层及支持的应用服务。而组建Zigbee联盟的长期目标就是在于能建立基于互操作平台和配置文件的可伸缩、低成本嵌入式基础架构。
[0005] 在ZigBee网络中存在三种逻辑设备类型:Coordinator (协调器),Router (路由器)和End-Device (终端设备)。ZigBee网络由一个Coordinator以及多个Router和多个End-Device 组成。
[0006] Zigbee自身有以下优势:(I)低成本,通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。(2)短时延,Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms,节点连接进入网络只需30 ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3〜10s、WiFi需要3s。
(3)高容量,Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网。(4)高安全,Zigbee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。(5)免执照频段,采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段,2. 4GHz (全球)、915 MHz (美国)、868 MHz (欧洲)。
发明内容
[0007] 本实用新型的目的在于克服上述不足,提供一种基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,采用无线组网技术,无需繁琐的布线,设备安装更简单。
[0008] 为实现上述技术目的,本实用新型提供的方案是:一种基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,包括温湿度监测终端、温湿度调节终端、具有Zigbee协调器功能的控制板,温湿度监测终端和温湿度调节终端按照Zigbee协议与控制板进行无线通信。
[0009] 而且,所述无线通信采用频段为2. 4GHz的Zigbee无线组网技术。
[0010] 而且,所述温湿度监测终端和/或温湿度调节终端与控制板之间的无线通信由路由器进行中转。
[0011] 而且,所述控制板是ARM控制板。
[0012] 而且,所述ARM控制板的主控CPU是HI3515型,并且运行Linux系统。
[0013] 而且,所述温湿度监测终端包括温湿度传感器和无线MCU,所述温湿度调节终端包括调节机构、控制单元和无线MCU。
[0014] 而且,所述温湿度监测终端、温湿度调节终端和控制板均具有独立的看门狗电路。
[0015] 而且,所述温湿度传感器是SHTlO型。
[0016] 而且,所述无线MCU的CPU是CC2530型。
[0017] 而且,所述调节机构包括加热器、除湿机和排风扇。
[0018] 本实用新型采用Zigbee无线组网技术,设备安装和库房布线方式更简单,只需要电源线即可;通讯抗干扰能力和防冲突能力更强,每个设备都配置有独立的硬件看门狗,大大提高了安全性和可靠性;尤其是采用国际通用免费ISM频段2. 4GHz的Zigbee无线组网技术,大大降低了使用成本。
附图说明
[0019] 图1是本实用新型的原理框图。
[0020] 图2是温湿度监测终端的原理框图。
[0021] 图3是温湿度调节终端的原理框图。
[0022] 图4是本实用新型实施示意图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0024] 本实施例提供一种基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,如图1所示,包括温湿度监测终端、温湿度调节终端、具有Zigbee协调器功能的控制板,温湿度监测终端和温湿度调节终端按照Zigbee协议与控制板进行无线通信。
[0025] 上述无线通信采用频段为2. 4GHz的Zigbee无线组网技术。
[0026] 上述温湿度监测终端和/或温湿度调节终端可以有多个,多个前述终端可通过Zigbee路由器与控制板进行无线通信,或者直接和控制板进行无线通信。若不需路由,则系统具有代码量小、功耗低的优点;若增配路由功能,可以增加通讯距离。该路由器功能可以配置于终端上。
[0027] 上述控制板是ARM控制板。ARM控制板发送读取温湿度命令给温湿度采集单元(每个温湿度采集器在网络中有唯一的地址),读取各个点的温湿度数据。完成数据采集后对执行器件发出相应命令。[0028] 上述ARM控制板的主控CPU是HI3515型,并且运行Linux系统。该控制板的主要功能:1、发送读取温度、湿度的命令给温湿度采集器,采集各个点的温度、湿度数据后,进行运算处理,然后发送控制指令给执行机构;2、实时的和各个温度采集器和调节机构进行通信,当通信连接中断后,产生报警信息。
[0029] 上述温湿度监测终端如图2所示,包括温湿度传感器和无线MCU。无线MCU接收到控制板的监测温湿度命令后,温湿度传感器采集库房内的温湿度数据并且送回到控制板。
[0030] 上述温湿度调节终端如图3所示,包括调节机构、控制单元和无线MCU。当无线MCU接收到控制板的命令后,控制单元控制调节机构执行动作,如打开、关闭等,并且把调节机构当前的状态返回给控制板。
[0031] 上述温湿度监测终端、温湿度调节终端和控制板均具有独立的看门狗电路。所谓“看门狗”,又叫watchdog timer,是一个定时器电路。在由单片机构成的微型计算机系统中,由于外部干扰,单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果。硬件看门狗是利用了一个定时器,来监控主程序的运行,也就是说在主程序的运行过程中,我们要在定时时间到之前对定时器进行复位如果出现死循环,或者说PC指针不能回来。那么定时时间到后就会使单片机复位。看门狗电路使单片机可以在无人状态下实现连续工作,大大提高了系统安全性和可靠性。
[0032] 上述温湿度传感器采用Sensirion传感器公司推出的新型集成数字式温湿度传感器SHT10,该传感器将温湿度采集、A/D转换器及数字接口无缝结合,使传感器具有体积小、响应速度快、接口简单,可以通过2wire和CPU直接连接。
[0033] 上述无线MCU的CPU采用TI公司的CC2530型。CC2530是TI推出的完整的用于2. 4GHz IEEE 802. 15. 4/Zigbee RF4E/Zigbee和能源应用的第二代片上系统解决方案,此芯片内部集成了业界增强型的8051CPU,结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee协议栈。
[0034] 上述调节机构包括加热器、除湿机和排风扇,或其他调节湿度和温度的设备。
[0035] 本实用新型的整体施工结构如图4所示,温湿度传感器分别于库房的各个点,ARM控制板采集各个点的温湿度数据后,进行运算处理后,发出控制命令给执行机构(加热器、除湿机和排风扇),来保证库房内合适的温度、湿度。
[0036] 此设计为电力部门带电作业工具库房提供环境温湿度的检测和控制。不仅可以用于电力部门,对温湿度要求较高的库房粮仓等场所也十分适用。

Claims (10)

1. 一种基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:包括温湿度监测终端、温湿度调节终端、具有Zigbee协调器功能的控制板,温湿度监测终端和温湿度调节终端按照Zigbee协议与控制板进行无线通信。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述无线通信采用频段为2. 4GHz的Zigbee无线组网技术。
3.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述温湿度监测终端和/或温湿度调节终端与控制板之间的无线通信由路由器进行中转。
4.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述控制板是ARM控制板。
5.根据权利要求4所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述ARM控制板的主控CPU是HI3515型,并且运行Linux系统。
6.根据权利要求1或2所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述温湿度监测终端包括温湿度传感器和无线MCU,所述温湿度调节终端包括调节机构、控制单元和无线MCU。
7.根据权利要求6所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述温湿度监测终端、温湿度调节终端和控制板均具有独立的看门狗电路。
8.根据权利要求6所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述温湿度传感器是SHTlO型。
9.根据权利要求6所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述无线MCU的CPU是CC2530型。
10.根据权利要求6所述的基于Zigbee技术的电力库房温湿度监控系统,其特征在于:所述调节机构包括加热器、除湿机和排风扇。
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CN107037848A (zh) * 2017-06-15 2017-08-11 合肥讯邦网络科技有限公司 一种基于物联网的智能家居系统

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