基于ZigBee-WiFi的強抗干擾干霧抑塵設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，尤其是降塵設(shè)備和系統(tǒng)，具體涉及基于ZigBee-WiFi的強抗干擾干霧抑塵設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]干霧抑塵技術(shù)是一種利用諧振腔超聲波共振產(chǎn)生1-1Oum高度霧化的水霧顆粒，使霧滴與相近尺寸的粉塵顆粒充分碰撞凝聚，從而有效消除粉塵及呼吸性粉塵的技術(shù)。該技術(shù)由于產(chǎn)生霧滴尺寸與粉塵相仿而優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)，已在礦山、火電廠、港口、垃圾處理站等多粉塵場所廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)在常用的干霧抑塵設(shè)備的核心為一個帶有諧振腔、進(jìn)氣口和進(jìn)水口的噴嘴，通過向進(jìn)水口和進(jìn)氣口傳輸具有一定壓力的液體和空氣，液體被空氣加速沖擊切割成微水滴，并在諧振腔中共振形成微米級水霧顆粒。然而由于液體與氣體的超高壓沖擊使諧振腔磨損、或使用帶有顆粒和腐蝕性的污水極易使諧振腔腐蝕、水壓氣壓不足、供電不穩(wěn)等情況的存在，干霧噴嘴裝置在使用過程中難免會產(chǎn)生故障。
[0004]目前安裝在工廠的多個干霧抑塵噴嘴裝置，一般都是由普通維護(hù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行定時檢查維修及更換磨損噴嘴。這種方式會導(dǎo)致故障裝置不能被及時發(fā)現(xiàn)、浪費水電和空氣資源、增加人工成本等問題。隨著監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，在干霧抑塵設(shè)備上也配備了遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，但是基于干霧抑塵設(shè)備的工作環(huán)境的復(fù)雜多樣化，遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)會收到干擾，有時不能實時高效的數(shù)據(jù)傳輸，無法很好的對整個工廠中多個干霧降塵點的干霧抑塵噴嘴設(shè)備的監(jiān)測與維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于ZigBee-WiFi的強抗干擾干霧抑塵設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供高效實時的數(shù)據(jù)傳輸，并具有強抗干擾性能，實現(xiàn)對整個工廠中多個干霧降塵點的干霧抑塵噴嘴設(shè)備的監(jiān)測與維護(hù)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于ZigBee-WiFi的強抗干擾干霧抑塵設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其包括:若干個干霧抑塵設(shè)備、無線通信模塊、路由模塊和中心服務(wù)器，所述干霧抑塵設(shè)備通過所述無線通信模塊和路由模塊與所述中心服務(wù)器聯(lián)接并且上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述中心服務(wù)器向所述干霧抑塵設(shè)備發(fā)送控制指令；
[0008]所述干霧抑塵設(shè)備包括:超聲波干霧噴嘴裝置、控制器和無線通信收發(fā)模塊，所述無線通信收發(fā)模塊為ZigBee監(jiān)測終端，所述ZigBee監(jiān)測終端通過串行數(shù)據(jù)接口與所述控制器通信，所述ZigBee監(jiān)測終端終端具有自主組網(wǎng)和無線路由的功能，所述ZigBee監(jiān)測終端設(shè)定自組為mesh網(wǎng)絡(luò)，所述ZigBee監(jiān)測終端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域通過所述mesh網(wǎng)絡(luò)自動路由加入到網(wǎng)絡(luò)中與所述控制器通信；
[0009]所述路由模塊為ZigBee-WiFi無線路由器，所述無線通信模塊為ZigBee終端，所述ZigBee終端發(fā)現(xiàn)干擾后進(jìn)行能量掃描，選擇空閑信道，然后跳轉(zhuǎn)信道，使ZigBee網(wǎng)絡(luò)避免干擾，同時ZigBee對WiFi網(wǎng)絡(luò)的干擾也減小或者消除；
[0010]所述中心服務(wù)器能夠顯示其采集到的各個所述干霧抑塵設(shè)備的粉塵含量曲線，當(dāng)所述曲線持續(xù)高于閾值的時間超過降塵時間時，所述中心服務(wù)器通過所述mesh網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，所述控制器收到命令后采集分析所述干霧抑塵設(shè)備的供電、氣壓、水壓、霧滴狀況，監(jiān)測出所述超聲波干霧噴嘴裝置的故障類型，通過所述ZigBee-WiFi無線路由器將監(jiān)測到的信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，工作人員及時檢修。
[0011]優(yōu)選地，所述超聲波干霧噴嘴裝置的進(jìn)氣管和進(jìn)水管連接有壓力傳感器，所述壓力傳感器測量O-1MPa的氣壓和液壓。
[0012]優(yōu)選地，所述超聲波干霧噴嘴裝置的前端設(shè)有激光探測器，所述激光探測器用于檢測霧滴的尺寸。
[0013]優(yōu)選地，所述ZigBee-WiFi無線路由器包括ZigBee模塊、WiFi模塊以及將所述ZigBee模塊和WiFi模塊互聯(lián)的RS485通信接口。
[0014]優(yōu)選地，所述控制器為單片機，通過IIC連接數(shù)據(jù)存儲器FLASH，所述FLASH用于存儲程序和采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述壓力傳感器和激光探測器分別通過A/D轉(zhuǎn)換接口與所述單片機連接。
[0015]優(yōu)選地，所述單片機通過A/D轉(zhuǎn)換接口連接一個粉塵檢測儀，所述粉塵檢測儀檢測PMlO含量。
[0016]優(yōu)選地，所述ZigBee監(jiān)測終端采用開源ZigBee2007協(xié)議棧，采用頻率捷變方式減小或者消除干擾，ZigBee信道劃分為四個部分:與S信道I重合的信道11、12、13、14，與S信道6重合的信道16、17、18、19，與S信道11重合的信道21、22、23、24，與S信道無重合的信道15、20、25、26，頻率捷變在四個部分跳變，減少信道傳輸干擾，提高信號傳輸率。
[0017]優(yōu)選地，所述頻率捷變方式的流程包括:
[0018]第一步，初始化完成后進(jìn)行信道掃描，如果檢測到信道干擾，則進(jìn)行捷變處理，如果沒有檢測到信道干擾則判斷是否允許綁定；
[0019]第二步，如果可以綁定則進(jìn)行信道綁定，建立綁定表和分配地址；
[0020]第三步，進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)并且驗證數(shù)據(jù)是否收發(fā)成功，如果數(shù)據(jù)正確代表收發(fā)成功，如果數(shù)據(jù)不正確代表收發(fā)失敗，返回重新進(jìn)行收據(jù)收發(fā)，數(shù)據(jù)收發(fā)成功后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0021]第四步，將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點或者中心服務(wù)器。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023]其一、監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供高效實時的數(shù)據(jù)傳輸，并具有強抗干擾性能，實現(xiàn)對整個工廠中多個干霧降塵點的干霧抑塵噴嘴設(shè)備的監(jiān)測與維護(hù)。
[0024]其二、本發(fā)明在工廠干霧抑塵系統(tǒng)的每臺設(shè)備上都安裝了控制器和ZigBee無線收發(fā)模塊，對設(shè)備的工作情況等信息進(jìn)行收集并定時上傳至中心服務(wù)器，方便對干霧降塵設(shè)備的統(tǒng)一管理維護(hù)。
[0025]其三、本發(fā)明采用ZigBee模塊組成Mesh網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和命令的無線傳輸，并組成大型傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用ZigBee-WiFi無線路由器作為網(wǎng)絡(luò)集中器，而且采用最新頻率捷變高抗干擾技術(shù)，避免了節(jié)點數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)母蓴_問題，同時避免了有線傳輸中施工布線的繁瑣環(huán)節(jié)。并且，Mesh網(wǎng)絡(luò)具有多跳的特點，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點可通過其他中間節(jié)點作為路由器實現(xiàn)多跳通信，帶有ZigBee模塊的終端降塵設(shè)備可自動加入和離開無線網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可維護(hù)性和擴展性大大增強。
[0026]其四、本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)的中心服務(wù)器可實時顯示干霧抑塵點的現(xiàn)場粉塵含量數(shù)據(jù)曲線，對于帶有故障信息的數(shù)據(jù)及時分析，實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，可方便管理者及時發(fā)現(xiàn)問題，避免了由于設(shè)備故障造成的水電資源的浪費和定時到現(xiàn)場檢測的麻煩。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)的原理構(gòu)成圖。
[0029]圖2為ZigBee與WiFi模塊硬件連接圖。
[0030]圖3為ZigBee和WiFi信道分布圖。
[0031 ] 圖4為頻率捷變方式程序流程圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]實施例
[0034]如圖1所示，本實施例中公開了一種基于ZigBee-WiFi的強抗干擾干霧抑塵設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，其包括:若干個干霧抑塵設(shè)備、無線通信模塊、路由模塊和中心服務(wù)器，上述干霧抑塵設(shè)備通過上述無線通信模塊和路由模塊與上述中心服務(wù)器聯(lián)接并且上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)，上述中心服務(wù)器向上述干霧抑塵設(shè)備發(fā)送控制指令。
[0035]其中，上述干霧抑塵設(shè)備包括:超聲波干霧噴嘴裝置、控制器和無線通信收發(fā)模塊，上述無線通信收發(fā)模塊為ZigBee監(jiān)測終端，上述ZigBee監(jiān)測終端通過串行數(shù)據(jù)接口與上述控制器通信，上述ZigBee監(jiān)測終端終端具有自主組網(wǎng)和無線路由的功能，上述ZigBee監(jiān)測終端設(shè)定自組為mesh網(wǎng)絡(luò)，上述ZigBee監(jiān)測終端進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域通過上述mesh網(wǎng)絡(luò)自動路由加入到網(wǎng)絡(luò)中與上述控制器通信。
[0036]上述路由模塊為ZigBee-WiFi無線路由器，上述無線通信模塊為ZigBee終端，上述ZigBee終端發(fā)現(xiàn)干擾后進(jìn)行能量掃描，選擇空閑信道，然后跳轉(zhuǎn)信道，使ZigBee網(wǎng)絡(luò)避免干擾，同時ZigBee對WiFi網(wǎng)絡(luò)的干擾也減小或者消除。
[0037]上述中心服務(wù)器能夠顯示其采集到的各個上述干霧抑塵設(shè)備的粉塵含量曲線，當(dāng)上述曲線持續(xù)高于閾值的時間超過降塵時間時，上述中心服務(wù)器通過上述mesh網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，上述控制器收到命令后采集分析上述干霧抑塵設(shè)備的供電、氣壓、水壓、霧滴狀況，監(jiān)測出上述超聲波干霧噴嘴裝置的故障類型，通過上述ZigBee-WiFi無線路由器將監(jiān)測到的信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，工作人員及時檢修。
[0038]在本實施例中，具體的，上述干霧抑塵設(shè)備主要由一個氣液兩相沖擊的超聲波干霧發(fā)生噴嘴和控制器組成，在噴嘴的進(jìn)氣口和進(jìn)水口分別裝有壓力傳感器，可測量O-1MPa的氣壓和液壓壓力值，在噴嘴前端安裝有激光收發(fā)器和光電探測器用于檢測霧滴尺寸。
[0039]如圖2中所示，上述ZigBee-WiFi無線路由器包括ZigBee模塊、WiFi模塊以及將上述ZigBee模塊和WiFi模塊互聯(lián)的RS485通信接口。
[0040]控制器為一個單片機，壓力傳感器和光電探測器分別通過A/D轉(zhuǎn)換電路接入單片機。單片機通過A/D轉(zhuǎn)換電路連接一個粉塵檢測儀，可用于檢測干霧噴嘴工作環(huán)境中PMlO(可吸入粉塵)的含量。單片機通過串行