CN204790454U - 基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，包括主机以及若干数据采集终端；主机包括ARM开发板、液晶显示屏以及主机Zigbee模块，液晶显示屏和主机Zigbee模块分别通过数据线与ARM开发板连接；所述数据采集终端包括终端Zigbee模块、温度数据采集模块以及压差数据采集模块，终端Zigbee模块包含自带2.4G？RF收发器的单片机，温度数据采集模块以及压差数据采集模块分别与终端Zigbee模块连接；所述主机Zigbee模块与终端Zigbee模块之间通过Zigbee无线网络互相通信。本实用新型能够省去布线的步骤，自动计算流速数据，使实验过程摆脱对PC机的依赖。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集技术领域，特别是一种用于火灾模拟实验中的数据采集系统。
背景技术
目前用于火灾模拟实验的数据采集系统主要由传感器、数据采集卡、通讯模块以及PC机组成，采用的传感器输出电压信号，每一路都需要一根信号线及一根地线，测点较多时接线繁杂。此外，采集到的数据均以模拟量（电压值）表示，需要通过转换才可以得到温度、压差数据；对于采集过程中必要的数据采集、储存任务，有些可以独立完成，有些需要借助PC机及其配套的软件才可以完成。然而，如果要将采集到的数据以图表的形式实时显示，两者都必须借助PC机及其配套的软件才可以完成，通常情况下，这些软件对操作系统依赖性较强，安装过程并不容易。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee的火灾模拟实验数据采集系统，能够省去布线的步骤，自动计算流速数据，使实验过程摆脱对PC机的依赖。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，包括主机以及若干数据采集终端，所述主机与数据采集终端之间通过Zigbee无线网络通信；所述主机包括ARM开发板、液晶显示屏以及主机Zigbee模块，液晶显示屏和主机Zigbee模块分别通过数据线与ARM开发板连接；所述数据采集终端包括终端Zigbee模块、温度数据采集模块以及压差数据采集模块，终端Zigbee模块包含自带2.4GRF收发器的单片机，温度数据采集模块以及压差数据采集模块分别与终端Zigbee模块连接；所述主机Zigbee模块与终端Zigbee模块互相通信。
上述基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，所述ARM开发板采用ARMCortexTM-A8开发板。
上述基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，所述温度数据采集模块为热电偶数字转换器。
上述基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，所述压差数据采集模块为数字式压差传感器。
由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
本实用新型采用ZigBee无线通信方式，避免场地对布线的影响；可以同步测量测点处的温度、压差数据并保持其对应关系；可以直接计算得出烟气流速；使用ARM开发板充当主机，使采集系统摆脱对PC机的依赖，使其趋于整体化、小型化。
附图说明
图1为本实用新型的主体结构示意图；
图2为本实用新型的结构框图；
图3为本实用新型所述电源模块中稳压电路的电路图；
图4为本实用新型所述电源模块中充电电路的电路图；
图5为本实用新型所述终端Zigbee模块的电路图；
图6为本实用新型所述温度数据采集模块的电路图；
图7为本实用新型所述压差数据采集模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
一种基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，其主体结构示意图如图1所示，包括主机以及若干数据采集终端，主机与各数据采集终端之间通过Zigbee无线网络通信。
主机用于代替传统火灾模拟实验的数据采集系统所依赖的PC机，包括ARM开发板、液晶显示屏以及主机Zigbee模块，如图2所示，液晶显示屏和主机Zigbee模块通过数据线与ARM开发板连接，ARM开发板的输出端经数据线连接液晶显示屏。本实施例中，ARM开发板采用ARMCortexTM-A8开发板，液晶显示屏采用7寸液晶显示屏。
数据采集终端用于采集实验现场中的温度和压差数据，包括终端Zigbee模块、温度数据采集模块以及压差数据采集模块，如图2所示。终端Zigbee模块包含自带2.4GRF收发器的单片机，其主芯片采用CC2530，如图5所示；温度数据采集模块以及压差数据采集模块分别与终端Zigbee模块连接；终端Zigbee模块与主机Zigbee模块之间互相通信，如图2所示。本实施例中，温度数据采集模块为热电偶数字转换器，其主要芯片为MAX66751SA，如图6所示；压差数据采集模块采用SDP610数字式压差传感器，其主要电路如图7所示。本实用新型为减小数据采集终端的体积，可将终端Zigbee模块、温度数据采集模块以及压差数据采集模块共同集成在一块电路板上。
数据采集终端还设置有电源模块，用于为终端Zigbee模块、温度数据采集模块以及压差数据采集模块提供工作电压，主要包括稳压电路和充电电路，稳压电路的主芯片为HT7533-1稳压芯片，如图3所示，充电电路的主芯片为TP4056，如图4所示。
本实用新型的工作原理如下所述：
本实用新型实验开机后，主机启动后会创建ZigBee网络，同时开启一个用于检查数据采集终端状态的定时器，该定时器的周期是6s；数据采集终端则自动加入主机组建的ZigBee网络，成功加入网络的数据采集终端，其组网指示灯会亮起。
数据采集终端在运行过程中，一旦接收到来自主机的开始采集命令，且会周期性地驱动向温度数据采集模块和压差数据采集模块采集相应的实验数据，并将此温度数据及压差数据通过ZigBee无线通信协议发送给主机。数据采集周期可以通过点击液晶显示屏上周期设置微调框中的上调或下调按钮来设置，也可以通过键盘直接进行输入。
主机运行时，根据定时器设定的时间，每隔6秒判断并更新一次数据采集终端状态。如果主机接收到来自数据采集终端的状态信息，便会激活对应于该数据采集终端的数据选择按钮，且会在按钮上显示出该数据采集终端对应测点的当前温度或速度值（如果温度数据浏览选项卡呈激活状态即显示温度值，如果速度数据浏览选项卡呈激活状态即显示速度值），以表征该数据采集终端已经成功加入网络。如果超过6s未收到数据采集终端发送的状态信息，主机会认为该数据采集终端尚未加入或已离开网络，此时，主机会将对应于该采集终端的数据选择按钮设置为不可点击状态。通过液晶显示屏即可查看哪些数据采集终端已连入网络、采集任务进行的时长、数据采集终端采集的数据、对应数据采集终端的温度曲线、对应数据采集终端的速度曲线等信息。
主机在接收到数据采集采集的数据后，会对采集的数据进行判断，如果接收到的温度及压差数据均正常，主机除了会将二者直接储存外，还会计算出相应的流速数据，并将其显示并储存。
火灾烟气可以看作理想的不可压缩流体，根据标准大气压状态方程，可以得到烟气温度与烟气密度乘积为定值，然后根据常温下的空气参数及烟气温度可以求得烟气密度，根据不可压缩流体伯努利方程可计算获得烟气流速，最后根据烟气密度和烟气流速判断模拟实验现场的火灾情况。
Claims (4)
1.基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，包括主机以及若干数据采集终端，其特征在于：所述主机与数据采集终端之间通过Zigbee无线网络通信；所述主机包括ARM开发板、液晶显示屏以及主机Zigbee模块，液晶显示屏和主机Zigbee模块分别通过数据线与ARM开发板连接；所述数据采集终端包括终端Zigbee模块、温度数据采集模块以及压差数据采集模块，终端Zigbee模块包含自带2.4GRF收发器的单片机，温度数据采集模块以及压差数据采集模块分别与终端Zigbee模块连接；所述主机Zigbee模块与终端Zigbee模块互相通信。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，其特征在于：所述ARM开发板采用ARMCortexTM-A8开发板。
3.根据权利要求1所述的基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，其特征在于：所述温度数据采集模块为热电偶数字转换器。
4.根据权利要求1所述的基于Zigbee的火灾模拟实验数据采集系统，其特征在于：所述压差数据采集模块为数字式压差传感器。
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| CN (1) | CN204790454U (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110278533A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-24 | 浙江理工大学 | 基于网络控制系统的森林防火数据通信方法 |
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