基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括粒子計數(shù)節(jié)點、Zigbee網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)中心和用戶終端，所述粒子計數(shù)節(jié)點與Zigbee網(wǎng)關(guān)采用Zigbee技術(shù)無線連接，所述Zigbee網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)中心采用以太網(wǎng)連接，所述數(shù)據(jù)中心與用戶終端采用以太網(wǎng)、WIFI、GSM、3G、4G中的一種方式連接。其優(yōu)點在于：相對于傳統(tǒng)人工現(xiàn)場非實時的檢測，明顯提高了效率；降低了人工成本；節(jié)點采用無線連接，部署實施簡單；數(shù)據(jù)中心存儲量大，可以保存數(shù)周、數(shù)月或者更久數(shù)據(jù)；智能終端上瀏覽數(shù)據(jù)，使用十分方便。
【專利說明】基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種基于Zigbee的激光 塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 激光塵埃粒子計數(shù)器是用來測量空氣中塵埃微粒的數(shù)量及粒徑分布的儀器，廣泛 應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、精密機械、彩管制造、微生物等行業(yè)中，實現(xiàn)對各種潔凈等級的工作臺、 凈化室、凈化車間的凈化效果、潔凈級別進行監(jiān)控，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003] 傳統(tǒng)的激光塵埃粒子計數(shù)器偏重于大流量高精度臺式裝置或者手持便攜式，都需 要人工查看屏幕觀測實時數(shù)據(jù)、或者通過打印機打印歷史數(shù)據(jù)、抑或通過串口、USB接口導 出歷史數(shù)據(jù)，但都不能滿足對多個地點、多個車間實時在線監(jiān)測；且人工成本高；另外，計 數(shù)器受限于內(nèi)存，存儲數(shù)據(jù)量有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，以克服

【背景技術(shù)】中提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)： 一種基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括粒子計數(shù)節(jié)點、Zigbee網(wǎng)關(guān)、 數(shù)據(jù)中心和用戶終端，所述粒子計數(shù)節(jié)點與Zigbee網(wǎng)關(guān)采用Zigbee技術(shù)無線連接，所述 Zigbee網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)中心采用以太網(wǎng)連接，所述數(shù)據(jù)中心與用戶終端采用以太網(wǎng)、WIFI、GSM、 3G、4G中的一種方式連接。
[0006] 所述粒子計數(shù)節(jié)點包括供電電源一、電源處理模塊一、激光粒子計數(shù)模塊、Zigbee 模塊一、Zigbee天線一；其中電源處理模塊--端連接供電電源一，另一端連接激光粒子 計數(shù)模塊和Zigbee模塊一，Zigbee模塊一還分別與激光粒子計數(shù)模塊、Zigbee天線一連 接。
[0007] 所述激光粒子計數(shù)模塊與Zigbee模塊一通過UART接口相連。
[0008] 所述激光粒子計數(shù)模塊由氣路裝置、光學系統(tǒng)和電路系統(tǒng)組成，光學傳感器的探 測激光經(jīng)塵埃粒子散射后被光敏元件接收并產(chǎn)生脈沖信號，該脈沖信號被輸出并放大，然 后進行數(shù)字信號處理，通過與標準直徑粒子信號進行比較，將對比結(jié)果顯示出來，然后通過 Zigbee模塊一，把各直徑粒子個數(shù)發(fā)送到Zigbee網(wǎng)關(guān)。
[0009] Zigbee網(wǎng)關(guān)一把粒子計數(shù)節(jié)點數(shù)據(jù)包進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給以太網(wǎng)；以太 網(wǎng)的數(shù)據(jù)包由Zigbee網(wǎng)關(guān)進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后，再發(fā)給Zigbee網(wǎng)絡(luò)。
[0010] 數(shù)據(jù)中心提供用戶權(quán)限設(shè)置，把網(wǎng)絡(luò)上傳來各節(jié)點各直徑粒子個數(shù)保存到存儲 器、并提供數(shù)據(jù)預覽、歷史數(shù)據(jù)查詢、圖表顯示等。
[0011] 用戶終端安裝客戶端軟件，可從數(shù)據(jù)中心下載相關(guān)數(shù)據(jù)，預覽實時數(shù)據(jù)、查看歷史 數(shù)據(jù)。
[0012] 所述Zigbee網(wǎng)關(guān)包括供電電源二、電源處理模塊二、主控處理單元、Zigbee模塊 二、Zigbee天線二、網(wǎng)絡(luò)接口模塊；其中電源處理模塊二一端連接供電電源二，另一端連接 主控處理單元和Zigbee模塊二，Zigbee模塊二還分別與主控處理單元、Zigbee天線二連 接，主控處理單元還單獨與網(wǎng)絡(luò)接口模塊連接。
[0013] 所述主控處理單元與Zigbee模塊二通過UART接口相連。
[0014] 所述Zigbee模塊一和Zigbee模塊二的頻率均采用2. 4GHz，型號均選用SZ05。
[0015] 所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊采用ENC28J60。
[0016] 所述激光粒子計數(shù)模塊的主控芯片和Zigbee網(wǎng)關(guān)主控處理單元均選用ST公司的 Cortex M3 系列的 STM32F103ZET6 芯片。
[0017] 所述數(shù)據(jù)中心包括UPS供電系統(tǒng)、服務(wù)器、存儲及監(jiān)測系統(tǒng)軟件，其中監(jiān)測系統(tǒng)軟 件提供用戶權(quán)限設(shè)置、預覽實時數(shù)據(jù)、查看歷史數(shù)據(jù)、報警顯示、GIS地圖位置定位。
[0018] 所述用戶終端，可以是電腦、手機，數(shù)據(jù)用戶終端安裝客戶端軟件，可從數(shù)據(jù)中心 下載相關(guān)數(shù)據(jù)，預覽實時數(shù)據(jù)、查看歷史數(shù)據(jù)。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于：相對于傳統(tǒng)人工現(xiàn)場非實時的檢測，明顯提高了效率； 降低了人工成本；節(jié)點采用無線連接，部署實施簡單；數(shù)據(jù)中心存儲量大，可以保存數(shù)周、 數(shù)月或者更久數(shù)據(jù)；智能終端上瀏覽數(shù)據(jù)，使用十分方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的粒子計數(shù)節(jié)點的結(jié)構(gòu) 框圖示意圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的Zigbee網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)框 圖不意圖。
[0023] 其中，圖1至圖3的符號說明如下： 101、粒子計數(shù)節(jié)點，102、Zigbee網(wǎng)關(guān)，103、數(shù)據(jù)中心，104、用戶終端，201、供電電源一， 202、電源處理模塊一，203、Zigbee模塊一，204、Zigbee天線一，205、激光粒子計數(shù)模塊， 301、供電電源二，302、電源處理模塊二，303、Zigbee模塊二，304、Zigbee天線二，305、主控 處理單元，306、網(wǎng)絡(luò)接口模塊。

【具體實施方式】
[0024] 如圖1至圖3所示，分別是本發(fā)明基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)框圖示意圖、粒子計數(shù)節(jié)點的結(jié)構(gòu)框圖示意圖、Zigbee網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
[0025] 一種基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括粒子計數(shù)節(jié)點101、Zigbee 網(wǎng)關(guān)102、數(shù)據(jù)中心103和用戶終端104,所述粒子計數(shù)節(jié)點101與Zigbee網(wǎng)關(guān)102采用無 線Zigbee計數(shù)連接，所述Zigbee網(wǎng)關(guān)102與數(shù)據(jù)中心103采用以太網(wǎng)連接，所述數(shù)據(jù)中心 103與用戶終端104采用以太網(wǎng)、WIFI、GSM、3G、4G中的一種方式連接。
[0026] 例如，某個精密機械工廠有2個超靜車間，每個車間部署10個粒子計數(shù)節(jié)點101 和1個Zigbee網(wǎng)關(guān)102,在控制中心搭建一個數(shù)據(jù)中心103,實現(xiàn)整體車間粒子環(huán)境監(jiān)測。
[0027] 粒子計數(shù)節(jié)點101包括：供電電源一 201、電源處理模塊一 202、激光粒子計數(shù)模 塊205、Zigbee模塊一 203、Zigbee天線一 204。供電電源一 201采用外接直流電源電壓 12V、內(nèi)置鋰電池9-12. 6V ;電源處理模塊一 202供給各相關(guān)模塊恒定的電壓，輸出正負12V、 正負5V ;激光粒子計數(shù)模塊205包括氣泵電路、檢測腔及光電轉(zhuǎn)換、電壓甄別模塊、主控 模塊、存儲、觸控顯示模塊、藍牙模塊、按鍵，實現(xiàn)粒子計數(shù)的觸控顯示，主控模塊芯片采用 STM32F103ZET6〇Zigbee模塊一 203實現(xiàn)傳輸粒子計數(shù)結(jié)果，采用SZ05模塊，STM32F103ZET6 通過UART4與Zigbee模塊一 203相連；Zigbee天線一 204頻率范圍：2400-2500MHz，輸入 阻抗50歐，SMA接口，同軸線長15厘米。
[0028] Zigbee網(wǎng)關(guān)102包括：供電電源二301、電源處理模塊二302、主控處理單元305、 Zigbee模塊二303、Zigbee天線二304、網(wǎng)絡(luò)接口模塊306。供電電源301外接直流電源 5V。電源處理模塊二302輸出5V、3. 3V。主控處理單元305采用STM32F103ZET6。Zigbee 模塊二303采用SZ05模塊，STM32F103ZET6通過UART4與其相連。網(wǎng)絡(luò)接口模塊306采用 ENC28J60, STM32F103ZET6通過SPI接口與其相連。Zigbee網(wǎng)關(guān)把粒子計數(shù)節(jié)點101數(shù)據(jù) 包進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給以太網(wǎng)；以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包由Zigbee網(wǎng)關(guān)102進行地址、協(xié)議 轉(zhuǎn)換后，再發(fā)給Zigbee網(wǎng)絡(luò)。
[0029] 數(shù)據(jù)中心103包括：UPS供電系統(tǒng)、服務(wù)器、存儲及監(jiān)測系統(tǒng)軟件。其中檢測系統(tǒng) 軟件提供用戶權(quán)限設(shè)置、預覽實時數(shù)據(jù)、查看歷史數(shù)據(jù)、報警顯示、GIS地圖位置定位。
[0030] 用戶終端104 :安裝客戶端軟件，從數(shù)據(jù)中心下載相關(guān)數(shù)據(jù)，預覽實時數(shù)據(jù)、查看 歷史數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括粒子計數(shù)節(jié)點 (101 )、Zigbee網(wǎng)關(guān)（102)、數(shù)據(jù)中心（103)和用戶終端（104)，所述粒子計數(shù)節(jié)點（101)與 Zigbee網(wǎng)關(guān)（102)采用Zigbee技術(shù)無線連接，所述Zigbee網(wǎng)關(guān)（102)與數(shù)據(jù)中心（103)采 用以太網(wǎng)連接，所述數(shù)據(jù)中心（103)與用戶終端（104)采用以太網(wǎng)、1正1、6511、36、46中的一 種方式連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所 述粒子計數(shù)節(jié)點（101)包括供電電源一（201)、電源處理模塊一（202)、激光粒子計數(shù)模塊 (205)、Zigbee模塊一（203)、Zigbee天線一（204);其中電源處理模塊一（202)-端連接供 電電源一（201)，另一端連接激光粒子計數(shù)模塊（205)和Zigbee模塊一（203)，Zigbee模塊 一（203)還分別與激光粒子計數(shù)模塊（205)、Zigbee天線一（204)連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述 激光粒子計數(shù)模塊（205)與Zigbee模塊一（203)通過UART接口相連。
4. 如權(quán)利要求2所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所 述激光粒子計數(shù)模塊（205)由氣路裝置、光學系統(tǒng)和電路系統(tǒng)組成，光學傳感器的探測激光 經(jīng)塵埃粒子散射后被光敏元件接收并產(chǎn)生脈沖信號，該脈沖信號被輸出并放大，然后進行 數(shù)字信號處理，通過與標準直徑粒子信號進行比較，將對比結(jié)果顯示出來，然后通過Zigbee 模塊一（203)，把各直徑粒子個數(shù)發(fā)送到Zigbee網(wǎng)關(guān)（102)。
5. 如權(quán)利要求2所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述 Zigbee 模塊一（203)頻率采用 2. 4GHz。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所 述Zigbee網(wǎng)關(guān)（102)包括供電電源二（301)、電源處理模塊二（302)、主控處理單元（305)、 Zigbee模塊二（303)、Zigbee天線二（304)、網(wǎng)絡(luò)接口模塊（306);其中電源處理模塊二 (302 )-端連接供電電源二（301)，另一端連接主控處理單元（305 )和Zigbee模塊二（303 )， Zigbee模塊二（303)還分別與主控處理單元（305)、Zigbee天線二（304)連接，主控處理單 元（305 )還單獨與網(wǎng)絡(luò)接口模塊（306 )連接。
7. 如權(quán)利要求6所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述 主控處理單元（305)與Zigbee模塊二（303)通過UART接口相連。
8. 如權(quán)利要求6所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述 Zigbee 模塊二（303)頻率采用 2. 4GHz。
9. 如權(quán)利要求6所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述 網(wǎng)絡(luò)接口模塊（306 )采用ENC28J60。
10. 如權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的激光塵埃粒子計數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所 述數(shù)據(jù)中心（103)包括UPS供電系統(tǒng)、服務(wù)器、存儲及監(jiān)測系統(tǒng)軟件，其中監(jiān)測系統(tǒng)軟件提 供用戶權(quán)限設(shè)置、預覽實時數(shù)據(jù)、查看歷史數(shù)據(jù)、報警顯示、GIS地圖位置定位。
【文檔編號】H04L29/08GK104157124SQ201410428183
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】倪偉, 郭彥鋒, 張繼璠, 王錚 申請人:無錫硅奧科技有限公司