CN202931563U - 一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统 - Google Patents

一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统 Download PDF

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严冬松
麦瑞坤
黄元亮
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Jinan University
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Abstract

本实用新型涉及动力环境监控系统技术领域，特别是指一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，包括监控中心和不少于两个的用以实时采集各个受监控设备的动力环境参数的数据采集终端，还包括将数据采集终端的数据发送至监控中心的ZigBee无线传输网，所述ZigBee无线传输网包括与监控中心连接的ZigBee协调器，还包括与各个数据采集终端一一对应连接的ZigBee路由器，本实用新型有效的将ZigBee无线通信技术应用至动力环境监控系统上，避免了有线连接的复杂布线，也避免了采用Wi-Fi技术所带来的高功耗，高成本的问题。

Description

一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统
技术领域
本实用新型涉及动力环境监控系统技术领域，特别是指一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统。
背景技术
动力环境一般包含以下设备的工作环境：光伏太阳能、通讯电源、蓄电池组、UPS、发电机、空调等智能、非智能设备以及温湿度、烟雾、地水、门禁等环境以及各种通信站（包括通信机房、基站、支局、模块局等）的工作环境。动力环境的设备众多，管理者需要了解每个设备的运行情况，以便作出决策或调整运行，当设备运行过程中某些参数超额定值时，还要进行声光报警和相应的操作动作，以保护设备和生产的正常运行。因此，需要实时对动力环境进行在线监控。
为实现动力环境的在线监控，现有的监测系统大多采用有线连接进行监测的方式，连接的质量和效率受时间和地点影响很大，往往不能覆盖到所有的接头；此外，采用有线连接监测的方式安装较为复杂，其硬件设备需要专人定时维护，给系统的普及带来许多不便。即这种方式的缺点是需采用专线连接，增加了成本，且布线复杂，需与现场结合，容易出现问题。
为克服有线连接监测系统的不足，一些设计者设计了采用Wi-Fi技术的动力环境监测系统，该系统能够克服有线连接进行监测的不足，然而，使用Wi-Fi功耗很大、成本高，也不利于推广应用。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种低功耗、低成本的基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，包括监控中心和不少于两个的用以实时采集各个受监控设备的动力环境参数的数据采集终端，还包括将数据采集终端的数据发送至监控中心的ZigBee无线传输网，所述ZigBee无线传输网包括与监控中心连接的ZigBee协调器，还包括与各个数据采集终端一一对应连接的ZigBee路由器。
其中，所述ZigBee协调器包括与监控中心进行数据交换的串口通信模块，还包括连接串口通信模块的无线传输模块；所述的ZigBee路由器包括用于与数据采集终端进行数据交换的串口通信模块、连接串口通信模块的无线传输模块以及连接无线传输模块的存储模块。
其中，所述的ZigBee协调器还包括报警模块，所述报警模块与ZigBee协调器的无线传输模块控制连接，所述报警模块包括蜂鸣器和警示灯。
其中，在ZigBee路由器中，所述的存储模块包括存储芯片U2，所述存储芯片的数据接口SDA以及时钟接口SCL均与无线传输模块连接。
其中，所述 ZigBee协调器的串口通信模块和/或ZigBee路由器的串口通信模块包括RS-232 接口和通信芯片U3，所述通信芯片U3分别与RS-232 接口和无线传输模块连接。
其中，所述ZigBee协调器的无线传输模块和/或ZigBee路由器的无线传输模块包括通信小板，所述通信小板包括CC2530 IEEE802_154片上系统和信号放大模块。
其中，所述无线传输模块还包括用于固定并连接通信小板的通信小板连接模块。
其中，所述的ZigBee协调器和ZigBee路由器均包括有低压供电模块，所述的低压供电模块包括稳压芯片U1。
本实用新型的有益效果：ZigBee无线传输网的ZigBee路由器从数据采集终端获取实时采集的动力环境数据，将该动力环境数据暂时存储于路由器中，同时根据路由器所定义的各个设备的数据格式、设备地址等预设内容处理数据并转为无线信号向外发送。ZigBee无线传输网的ZigBee协调器获取无线信号并转化为动力环境数据，同时将该动力环境数据传送至监控中心，实现监控中心对各个设备的实时监控。本实用新型有效的将ZigBee无线通信技术应用至动力环境监控系统上，避免了有线连接的复杂布线，也避免了采用Wi-Fi技术所带来的高功耗，高成本的问题。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型的ZigBee协调器的结构示意图。
图3是本实用新型的ZigBee路由器的结构示意图。
图4是本实用新型的ZigBee协调器和ZigBee路由器的无线传输模块的结构示意图。
图5是本实用新型ZigBee协调器的电路图。
图6是本实用新型的ZigBee路由器的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
本实用新型一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统的具体实施方式之一，如图1所示，包括：与各个受监控设备连接并实时采集各个受监控设备的动力环境参数的数据采集终端1，每个数据采集终端1连接一个ZigBee路由器2，还包括有可以与ZigBee路由器2进行无线通信的ZigBee协调器3，所述ZigBee协调器3与ZigBee路由器2ZigBee无线传输网，同时，所述ZigBee协调器3连接监控中心4。在整个监控系统工作过程中，数据采集终端1获取受监控设备的动力环境数据并将其传送至与其连接的ZigBee路由器2，ZigBee路由器2将这些数据暂时存储，同时根据其所预先定义的数据格式、设备地址等预设内容处理数据并转为无线信号向外发送；ZigBee协调器3接收到ZigBee路由器2发送的无线信号后将这些信号转化为动力环境数据并传送至监控中心4，以此实现监控中心4对各个设备的动力环境的实时监控。
如图2所示，ZigBee协调器3包括串口通信模块32、无线传输模块31、报警模块33和低压供电模块34，无线传输模块31接受无线信号并转化为动力环境数据，然后通过串口通信模块32将其传送至监控中心4，同时当出现帧丢失或存在不符合格式的指令时触发报警模块34，报警模块34的蜂鸣器鸣声报警，警示灯发光报警。
如图3所示，ZigBee路由器2包括连接数据采集终端1的串口通信模块22，无线传输模块21和存储模块23和低压供电模块24，串口通信模块22从数据采集终端1获取动力环境数据并将其传送至无线传输模块21。无线传输模块21一方面将这些动力环境数据传送至存储模块23中进行暂时存储，即存储模块23起到一个缓存的作用，这样可保证满足上位机对动力设备的随时轮询，既减少等待时间，也可避免监测信号的连接异常而引起的假死机；另一方面从存储模块23中获取预先定义的数据格式、设备地址等预设内容，根据这些内容处理动力环境数据并将其转为无线信号外发送。由于各个受监控设备不尽相同，所需监测的动力环境数据也不同，采用了存储模块23对每个ZigBee路由器2所接受的动力环境数据的格式进行定义，例如定义受监控设备地址，开关量的顺序和编号，模拟量的顺序和编号等内容，因此当更换ZigBee路由器2或者线路重新连接时仅需重新定义其数据格式即可，使ZigBee路由器2更加便于使用和更具有通用性。如图6所示，存储模块23采用AT24C32存储芯片U2实现存储功能，成本较低，便于实现。
如图5至图6所示，ZigBee协调器3的串口通信模块32包括RS-232 接口和通信芯片U3，所述通信芯片U33分别与RS-232 接口和无线传输模块31连接，其中通信芯片U3为MX3243；ZigBee路由器2的串口通信模块22包括RS-232 接口和通信芯片U23，所述通信芯片U3分别与RS-232 接口和无线传输模块21连接，其中通信芯片U3为MX3243。由于RS-232使用普遍，采用RS-232 接口能提供本系统的通用性。
如图4所示， ZigBee协调器3的无线传输模块31和ZigBee路由器2的无线传输模块21均包括通信小板，所述通信小板包括CC2530 IEEE802_154片上系统41和信号放大模块42，还包括用于固定并连接通信小板的通信小板连接模块43，该通信小板连接模块43主要是两个1.27MM双排针Header 10X2。
如图5至图6所示，在ZigBee协调器3的低压供电模块34和ZigBee路由器2的低压供电模块24分别采用稳压芯片U31和稳压芯片U21获得稳定的低压输出。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，包括监控中心和不少于两个的用以实时采集各个受监控设备的动力环境参数的数据采集终端，其特征在于：还包括将数据采集终端的数据发送至监控中心的ZigBee无线传输网，所述ZigBee无线传输网包括与监控中心连接的ZigBee协调器，还包括与各个数据采集终端一一对应连接的ZigBee路由器。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：所述ZigBee协调器包括与监控中心进行数据交换的串口通信模块，还包括连接串口通信模块的无线传输模块；所述的ZigBee路由器包括用于与数据采集终端进行数据交换的串口通信模块、连接串口通信模块的无线传输模块以及连接无线传输模块的存储模块。
3.如权利要求2所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：所述的ZigBee协调器还包括报警模块，所述报警模块与ZigBee协调器的无线传输模块控制连接，所述报警模块包括蜂鸣器和警示灯。
4.如权利要求2所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：在ZigBee路由器中，所述的存储模块包括存储芯片U2，所述存储芯片的数据接口SDA以及时钟接口SCL均与无线传输模块连接。
5.如权利要求2所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：所述 ZigBee协调器的串口通信模块和/或ZigBee路由器的串口通信模块包括RS-232 接口和通信芯片U3，所述通信芯片U3分别与RS-232 接口和无线传输模块连接。
6.如权利要求2所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：所述ZigBee协调器的无线传输模块和/或ZigBee路由器的无线传输模块包括通信小板，所述通信小板包括CC2530 IEEE802_154片上系统和信号放大模块。
7.如权利要求6所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：所述无线传输模块还包括用于固定并连接通信小板的通信小板连接模块。
8.如权利要求1所述的一种基于ZigBee无线通信技术的动力环境监控系统，其特征在于：所述的ZigBee协调器和ZigBee路由器均包括有低压供电模块，所述的低压供电模块包括稳压芯片U1。
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