基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于火災(zāi)模擬實驗中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于火災(zāi)模擬實驗的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、通訊模塊以及PC機組成，采用的傳感器輸出電壓信號，每一路都需要一根信號線及一根地線，測點較多時接線繁雜。此外，采集到的數(shù)據(jù)均以模擬量(電壓值)表示，需要通過轉(zhuǎn)換才可以得到溫度、壓差數(shù)據(jù)；對于采集過程中必要的數(shù)據(jù)采集、儲存任務(wù)，有些可以獨立完成，有些需要借助PC機及其配套的軟件才可以完成。然而，如果要將采集到的數(shù)據(jù)以圖表的形式實時顯示，兩者都必須借助PC機及其配套的軟件才可以完成，通常情況下，這些軟件對操作系統(tǒng)依賴性較強，安裝過程并不容易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種基于ZigBee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠省去布線的步驟，自動計算流速數(shù)據(jù)，使實驗過程擺脫對PC機的依賴。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案如下。
[0005]基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主機以及若干數(shù)據(jù)采集終端，所述主機與數(shù)據(jù)采集終端之間通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)通信；所述主機包括ARM開發(fā)板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊分別通過數(shù)據(jù)線與ARM開發(fā)板連接；所述數(shù)據(jù)采集終端包括終端Zigbee模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊，終端Zigbee模塊包含自帶2.4G RF收發(fā)器的單片機，溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊分別與終端Zigbee模塊連接；所述主機Zigbee模塊與終端Zigbee模塊互相通
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[0006]上述基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述ARM開發(fā)板采用ARMCortexTM-A8 開發(fā)板。
[0007]上述基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述溫度數(shù)據(jù)采集模塊為熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0008]上述基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述壓差數(shù)據(jù)采集模塊為數(shù)字式壓差傳感器。
[0009]由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型所取得技術(shù)進步如下。
[0010]本實用新型采用ZigBee無線通信方式，避免場地對布線的影響；可以同步測量測點處的溫度、壓差數(shù)據(jù)并保持其對應(yīng)關(guān)系；可以直接計算得出煙氣流速；使用ARM開發(fā)板充當(dāng)主機，使采集系統(tǒng)擺脫對PC機的依賴，使其趨于整體化、小型化。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖3為本實用新型所述電源模塊中穩(wěn)壓電路的電路圖；
[0014]圖4為本實用新型所述電源模塊中充電電路的電路圖；
[0015]圖5為本實用新型所述終端Zigbee模塊的電路圖；
[0016]圖6為本實用新型所述溫度數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖；
[0017]圖7為本實用新型所述壓差數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0019]—種基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其主體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括主機以及若干數(shù)據(jù)采集終端，主機與各數(shù)據(jù)采集終端之間通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)通信。
[0020]主機用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)火災(zāi)模擬實驗的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所依賴的PC機，包括ARM開發(fā)板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，如圖2所示，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊通過數(shù)據(jù)線與ARM開發(fā)板連接，ARM開發(fā)板的輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)線連接液晶顯示屏。本實施例中，ARM開發(fā)板采用ARM CortexTM-A8開發(fā)板，液晶顯示屏采用7寸液晶顯示屏。
[0021]數(shù)據(jù)采集終端用于采集實驗現(xiàn)場中的溫度和壓差數(shù)據(jù)，包括終端Zigbee模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊，如圖2所示。終端Zigbee模塊包含自帶2.4G RF收發(fā)器的單片機，其主芯片采用CC2530，如圖5所示；溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊分別與終端Zigbee模塊連接；終端Zigbee模塊與主機Zigbee模塊之間互相通信，如圖2所示。本實施例中，溫度數(shù)據(jù)采集模塊為熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其主要芯片為MAX66751SA，如圖6所示；壓差數(shù)據(jù)采集模塊采用SDP610數(shù)字式壓差傳感器，其主要電路如圖7所示。本實用新型為減小數(shù)據(jù)采集終端的體積，可將終端Zigbee模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊共同集成在一塊電路板上。
[0022]數(shù)據(jù)采集終端還設(shè)置有電源模塊，用于為終端Zigbee模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊提供工作電壓，主要包括穩(wěn)壓電路和充電電路，穩(wěn)壓電路的主芯片為HT7533-1穩(wěn)壓芯片，如圖3所示，充電電路的主芯片為TP4056，如圖4所示。
[0023]本實用新型的工作原理如下所述:
[0024]本實用新型實驗開機后，主機啟動后會創(chuàng)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，同時開啟一個用于檢查數(shù)據(jù)采集終端狀態(tài)的定時器，該定時器的周期是6s ;數(shù)據(jù)采集終端則自動加入主機組建的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，成功加入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集終端，其組網(wǎng)指示燈會亮起。
[0025]數(shù)據(jù)采集終端在運行過程中，一旦接收到來自主機的開始采集命令，且會周期性地驅(qū)動向溫度數(shù)據(jù)采集模塊和壓差數(shù)據(jù)采集模塊采集相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，并將此溫度數(shù)據(jù)及壓差數(shù)據(jù)通過ZigBee無線通信協(xié)議發(fā)送給主機。數(shù)據(jù)采集周期可以通過點擊液晶顯示屏上周期設(shè)置微調(diào)框中的上調(diào)或下調(diào)按鈕來設(shè)置，也可以通過鍵盤直接進行輸入。
[0026]主機運行時，根據(jù)定時器設(shè)定的時間，每隔6秒判斷并更新一次數(shù)據(jù)采集終端狀態(tài)。如果主機接收到來自數(shù)據(jù)采集終端的狀態(tài)信息，便會激活對應(yīng)于該數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)選擇按鈕，且會在按鈕上顯示出該數(shù)據(jù)采集終端對應(yīng)測點的當(dāng)前溫度或速度值(如果溫度數(shù)據(jù)瀏覽選項卡呈激活狀態(tài)即顯示溫度值，如果速度數(shù)據(jù)瀏覽選項卡呈激活狀態(tài)即顯示速度值)，以表征該數(shù)據(jù)采集終端已經(jīng)成功加入網(wǎng)絡(luò)。如果超過6s未收到數(shù)據(jù)采集終端發(fā)送的狀態(tài)信息，主機會認為該數(shù)據(jù)采集終端尚未加入或已離開網(wǎng)絡(luò)，此時，主機會將對應(yīng)于該采集終端的數(shù)據(jù)選擇按鈕設(shè)置為不可點擊狀態(tài)。通過液晶顯示屏即可查看哪些數(shù)據(jù)采集終端已連入網(wǎng)絡(luò)、采集任務(wù)進行的時長、數(shù)據(jù)采集終端采集的數(shù)據(jù)、對應(yīng)數(shù)據(jù)采集終端的溫度曲線、對應(yīng)數(shù)據(jù)采集終端的速度曲線等信息。
[0027]主機在接收到數(shù)據(jù)采集采集的數(shù)據(jù)后，會對采集的數(shù)據(jù)進行判斷，如果接收到的溫度及壓差數(shù)據(jù)均正常，主機除了會將二者直接儲存外，還會計算出相應(yīng)的流速數(shù)據(jù)，并將其顯示并儲存。
[0028]火災(zāi)煙氣可以看作理想的不可壓縮流體，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)方程，可以得到煙氣溫度與煙氣密度乘積為定值，然后根據(jù)常溫下的空氣參數(shù)及煙氣溫度可以求得煙氣密度，根據(jù)不可壓縮流體伯努利方程可計算獲得煙氣流速，最后根據(jù)煙氣密度和煙氣流速判斷模擬實驗現(xiàn)場的火災(zāi)情況。
【主權(quán)項】
1.基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主機以及若干數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述主機與數(shù)據(jù)采集終端之間通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)通信；所述主機包括ARM開發(fā)板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊分別通過數(shù)據(jù)線與ARM開發(fā)板連接；所述數(shù)據(jù)采集終端包括終端Zigbee模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊，終端Zigbee模塊包含自帶2.4G RF收發(fā)器的單片機，溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊分別與終端Zigbee模塊連接；所述主機Zigbee模塊與終端Zigbee模塊互相通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM開發(fā)板采用ARM CortexTM-A8開發(fā)板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度數(shù)據(jù)采集模塊為熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述壓差數(shù)據(jù)采集模塊為數(shù)字式壓差傳感器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于Zigbee的火災(zāi)模擬實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括主機以及若干數(shù)據(jù)采集終端；主機包括ARM開發(fā)板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊分別通過數(shù)據(jù)線與ARM開發(fā)板連接；所述數(shù)據(jù)采集終端包括終端Zigbee模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊，終端Zigbee模塊包含自帶2.4G？RF收發(fā)器的單片機，溫度數(shù)據(jù)采集模塊以及壓差數(shù)據(jù)采集模塊分別與終端Zigbee模塊連接；所述主機Zigbee模塊與終端Zigbee模塊之間通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)互相通信。本實用新型能夠省去布線的步驟，自動計算流速數(shù)據(jù)，使實驗過程擺脫對PC機的依賴。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204790454
【申請?zhí)枴緾N201520548519
【發(fā)明人】徐志勝, 于鈺, 劉頂立, 顏龍
【申請人】湖南浩盛消防科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月27日