CN204028666U - 基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，包括由数个zigbee节点控制器组成的zigbee无线网络、zigbee网关、服务器及客户端；zigbee节点控制器包括传感器单元、微控制单元及zigbee无线传感器；zigbee无线网络包括一个zigbee协调器和数个zigbee路由器，zigbee协调器与zigbee路由器通过zigbee无线网络相连；zigbee无线网络通过zigbee网关与服务器及客户端相连，服务器与客户端通过以太网交换机相连。本实用新型具有数据传输实时稳定、传输安全可靠、功耗低、成本低、扩展性强的优点。

Description

基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统

技术领域

本实用新型涉及监测系统，具体一种基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统。

背景技术

随着自动化生产系统的进步与发展，制药厂纷纷进行技术改造。技术改造后的输液车间作为一个生产实体单位，其技术装备水平大幅提高，同时对车间的安全防范也提出了更高要求。显然，以往依靠人工值守的安全生产管理模式已不能适应具有高度自动化的生产线，车间的安全监控状况也必须得到进一步的改善，但是目前还没有专门针对输液车间的异常事件自动监测系统。

Zigbee是一种采用IEEE802.15.4标准，工作在2.4GHz频段上的无线通讯技术。由大量分布广泛的传感器通过无线电连接形成一个网络，这些传感器以微弱的能量通过接力的方式将数据从一个节点传递到下一个节点，因此具有低成本、低功耗及通讯效率高等优点，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。zigbee采用自组织网，每个zigbee网络节点，只要彼此间在网络模块的通信范围内，就会自动进行搜索并形成一个互联互通的Zigbee网络，当节点间的相对位置发生变化时，模块会自动重新寻找通讯对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。节点间通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。此外，zigbee还能与其他网络融合，以实现制定范围内目标的检测或控制，从而实现无所不能的网络。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对输液车间技术改造前依靠人工值守方式存在工作量大、难保证24小时人员到岗、异常事件响应慢及漏检率高等缺点，提供一种基于zigbee无线传感网络的输液车间监测系统，为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于zigbee无线网络的输液车间监测系统，包括由数个zigbee节点控制器组成的zigbee无线网络、zigbee网关、服务器及客户端；zigbee节点控制器包括传感器单元、微控制单元及zigbee无线传感器；zigbee无线网络包括一个zigbee协调器和数个zigbee路由器，zigbee协调器与zigbee路由器通过zigbee无线网络相连；zigbee无线网络通过zigbee网关与服务器及客户端相连，服务器与客户端通过以太网交换机相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述传感器单元包括用于输液车间实时情况监测的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、热式红外传感器及/或预留传感器接口。

所述微控制单元包括用于数据采集和处理的单片机及其外围接口电路。

所述zigbee无线传感器包括用于数据通信的zigbee器件及其必须外围电路。

所述zigbee网关分别通过zigbee协议、TCP/IP协议与所述zigbee无线网络、所述服务器进行数据通信，所述zigbee无线网络与所述服务器通过所述zigbee网关进行zigbee网络和IP网络的双向数据传输。

所述服务器通过所述zigbee网关与所述zigbee网络进行双向数据通信，所述客户端通过以太网与所述服务器相连。

本系统对数据处理后，易于获得以下信息：

1)通过温度传感器进行输液车间实时温度监测；

2)通过湿度传感器进行输液车间实时湿度监测；

3)通过烟雾传感器进行输液车间实时烟雾浓度监测；

4)通过热式红外传感器进行输液车间人员情况实时监测；

5)综合考虑温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器三种监测方法的判定结果，通过多传感器信息融合进行输液车间异常情况的自动检测；

6)根据红外热式传感器实时掌握输液车间在岗人员情况及非在岗人员情况；

7)将输液车间实时监测数据存入数据库，则可利用前述异常事件检测方法对事件进行检测和报警。

本实用新型各个监测点通过zigbee无线网络相连，各个监测点的传感器信息通过zigbee无线网络进行数据传输，因此能够基于zigbee无线网络实现输液车间的在线监测，具有组网简单方便、功耗低、成本低、扩展性强、数据安全可靠的优点。

本实用新型进一步zigbee协调器与zigbee路由器由系统设置来自动分配，并在zigbee协调器发生故障时能自动调整角色分配，由优选zigbee路由器替代原有zigbee协调器，因此zigbee网络能够实现高可靠性的数据传输、防止数据链断开，数据传输实时可靠。

本实用新型进一步通过zigbee无线网络采集输液车间原始监测数据，通过zigbee网关使zigbee网络与IP网络相连，通过服务器完成传感器后期数据处理，通过客户端实时显示系统监测现场情况，因此能够提高系统信息处理速度、提高异常事件响应效率及降低异常事件漏检率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型的系统结构框图；

图2是本实用新型的zigbee节点控制器结构框图；

图3是本实用新型的zigbee节点控制器在输液车间的安装示意图。

图例说明：1、zigbee节点控制器；2、zigbee无线网络；3、zigbee网关；4、服务器；5、客户端；6、以太网交换机；7、zigbee协调器；8、zigbee路由器；21、zigbee传感器；22、zigbee无线网节点微控单元；23、传感器单元；24、温度传感器；25、湿度传感器；26、烟雾传感器；27、热式红外传感器；28、预留传感器接口。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例

参见图1，本实用新型为一种基于zigbee无线网络的输液车间监测系统，是采用zigbee无线技术对输液车间温度、湿度、烟雾浓度、人员情况等进行检测，可实现输液车间生产状态的实时监测。该系统包括由数个zigbee节点控制器1组成的zigbee无线网络2、zigbee网关3、服务器4及客户端5，其中：

zigbee无线网络2包括一个zigbee协调器7和数个zigbee路由器8，Zigbee协调器7、zigbee路由器8、zigbee节点控制器1通过zigbee无线网络通信协议(IEEE802.15.4标准)形成zigbee无线网络2，zigbee无线网络2通过zigbee网关3与服务器4相连，zigbee网关3分别通过zigbee协议、TCP/IP协议与zigbee无线网络2、服务器4进行数据通信，zigbee无线网络2与服务器4通过所述zigbee网关3进行zigbee网络和IP网络的双向数据传输，从而具有zigbee无线网络与TCP/IP网络通信协议转换功能，进而实现输液车间监测数据从zigbee无线网络2到TCP/IP网络间的双向数据通信。zigbee节点控制器1采集的输液车间原始监测数据通过zigbee路由器8不断转发传输给zigbee协调器7，或直接传送给zigbee协调器7，zigbee协调器7再通过zigbee网关3将zigbee无线网络2传感器原始数据传送给服务器4，由服务器4进行集中数据处理与数据分析。服务器4与客户端5通过以太网交换机6相连，客户端5通过访问服务器6，将输液车间的监测结果在客户端5的显示器上进行实时显示。

参见图2，zigbee节点控制器包括传感器单元23、微控制单元22及zigbee无线传感器21。zigbee无线传感器21包括用于数据通信的zigbee器件及其必须外围电路，微控制单元包括用于数据采集和处理的单片机及其外围接口电路，传感器单元23负责采集输液车间的温度、湿度、烟雾浓度、是否有人等原始监测数据，主要包括温度传感器24、湿度传感器25、烟雾传感器26、红外热式传感器27及预留传感器接口28。传感器单元23、zigbee无线传感器21通过单片机的I/O口与微控单元22相连，微控单元22将传感器单元23采集的原始数据通过zigbee无线传感器21进行发送及转发，或接收数据。

zigbee节点控制器1在输液车间均匀安装，参见图3，一般情况下，靠近输液车间门口的那个zigbee节点控制器1被配置为zigbee协调器7，其他zigbee节点控制器1则是zigbee路由器8，参见图1，zigbee协调器7与zigbee网关3相连，通过zigbee网关3与服务器实现双向数据通信。在zigbee协调器7发生故障时，由服务器4通过系统设置自动重新配置zigbee协调器7，并优先将原有zigbee协调器7附近的zigbee路由器8配置为zigbee协调器7。zigbee节点控制器1的实际安装位置和数量可根据输液车间大小、设备分布状况及监测精度等的变化来确定。

本实用新型的工作过程如下：

1)上电初始化：首先各个zigbee节点控制器1上电启动，并按照系统设置进行zigbee协调器与zigbee路由器的角色分配，同时由zigbee协调器组建zigbee无线网络2。系统服务器4上电启动，通过zigbee网关3与zigbee协调器连接。等待服务器4与zigbee无线网络2连接完成后，由zigbee协调器发送准备状态信息给zigbee无线网2上的zigbee路由器，通知可以发送输液车间监测数据。

2)原始监测数据获取与传输：系统上电初始化完成后，首先各个zigbee控制器1通过传感器单元采集输液车间的原始监测数据，再通过两种途径将数据传输给zigbee协调器，第一种方式是通过zigbee节点发送给zigbee路由，经过其他zigbee路由的多次转发，将数据传送到zigbee协调器，第二种方式是直接通过zigbee节点发送给zigbee协调器。然后通过zigbee网关3将zigbee无线网络2的传感器原始数据实时传输给服务器4。

3)输液车间监测：服务器4将采集到的输液车间原始监测数据进行数据处理与数据分析，再通过以太网交换机6将监测结果在客户端5实时显示，并将监测结果保存在服务器4的数据库中。在工作过程中，zigbee控制器的工作指示灯提示数据的发送频率与有效工作状态，客户端5监控界面的异常事件报警窗口显示输液车间监控现场异常情况的相关信息，输液车间监控现场报警器提示是否存在异常情况。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，其特征在于：

包括由数个zigbee节点控制器组成的zigbee无线网络、zigbee网关、服务器及客户端；

zigbee节点控制器包括传感器单元、微控制单元及zigbee无线传感器；

zigbee无线网络包括一个zigbee协调器和数个zigbee路由器，zigbee协调器与zigbee路由器通过zigbee无线网络相连；

zigbee无线网络通过zigbee网关与服务器及客户端相连，服务器与客户端通过以太网交换机相连。

2.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，其特征在于：

所述传感器单元包括用于输液车间实时情况监测的温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、热式红外传感器及/或预留传感器接口。

3.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，其特征在于：

所述微控制单元包括用于数据采集和处理的单片机及其外围接口电路。

4.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，其特征在于：

所述zigbee无线传感器包括用于数据通信的zigbee器件及其必须外围电路。

5.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，其特征在于：

所述zigbee网关分别通过zigbee协议、TCP/IP协议与所述zigbee无线网络、所述服务器进行数据通信，所述zigbee无线网络与所述服务器通过所述zigbee网关进行zigbee网络和IP网络的双向数据传输。

6.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络的输液车间监测系统，其特征在于：

所述服务器通过所述zigbee网关与所述zigbee网络进行双向数据通信，所述客户端通过以太网与所述服务器相连。