基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及數據采集技術領域，特別是一種用于火災模擬實驗中的數據采集系統。
【背景技術】
[0002]目前用于火災模擬實驗的數據采集系統主要由傳感器、數據采集卡、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，采集到的數據均以模擬量(電壓值)表示，需要通過轉換才可以得到溫度、壓差數據；對于采集過程中必要的數據采集、儲存任務，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據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依賴性較強，安裝過程并不容易。

【發明內容】

[0003]本實用新型需要解決的技術問題是提供一種基于ZigBee的火災模擬實驗數據采集系統，能夠省去布線的步驟，自動計算流速數據，使實驗過程擺脫對PC機的依賴。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案如下。
[0005]基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，包括主機以及若干數據采集終端，所述主機與數據采集終端之間通過Zigbee無線網絡通信；所述主機包括ARM開發板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊分別通過數據線與ARM開發板連接；所述數據采集終端包括終端Zigbee模塊、溫度數據采集模塊以及壓差數據采集模塊，終端Zigbee模塊包含自帶2.4G RF收發器的單片機，溫度數據采集模塊以及壓差數據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的火災模擬實驗數據采集系統，所述ARM開發板采用ARMCortexTM-A8 開發板。
[0007]上述基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，所述溫度數據采集模塊為熱電偶數字轉換器。
[0008]上述基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，所述壓差數據采集模塊為數字式壓差傳感器。
[0009]由于采用了以上技術方案，本實用新型所取得技術進步如下。
[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、壓差數據并保持其對應關系；可以直接計算得出煙氣流速；使用ARM開發板充當主機，使采集系統擺脫對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構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型的結構框圖；
[0013]圖3為本實用新型所述電源模塊中穩壓電路的電路圖；
[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據采集模塊的電路圖；
[0017]圖7為本實用新型所述壓差數據采集模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結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的火災模擬實驗數據采集系統，其主體結構示意圖如圖1所示，包括主機以及若干數據采集終端，主機與各數據采集終端之間通過Zigbee無線網絡通信。
[0020]主機用于代替傳統火災模擬實驗的數據采集系統所依賴的PC機，包括ARM開發板、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模塊通過數據線與ARM開發板連接，ARM開發板的輸出端經數據線連接液晶顯示屏。本實施例中，ARM開發板采用ARM CortexTM-A8開發板，液晶顯示屏采用7寸液晶顯示屏。
[0021]數據采集終端用于采集實驗現場中的溫度和壓差數據，包括終端Zigbee模塊、溫度數據采集模塊以及壓差數據采集模塊，如圖2所示。終端Zigbee模塊包含自帶2.4G RF收發器的單片機，其主芯片采用CC2530，如圖5所示；溫度數據采集模塊以及壓差數據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，溫度數據采集模塊為熱電偶數字轉換器，其主要芯片為MAX66751SA，如圖6所示；壓差數據采集模塊采用SDP610數字式壓差傳感器，其主要電路如圖7所示。本實用新型為減小數據采集終端的體積，可將終端Zigbee模塊、溫度數據采集模塊以及壓差數據采集模塊共同集成在一塊電路板上。
[0022]數據采集終端還設置有電源模塊，用于為終端Zigbee模塊、溫度數據采集模塊以及壓差數據采集模塊提供工作電壓，主要包括穩壓電路和充電電路，穩壓電路的主芯片為HT7533-1穩壓芯片，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，主機啟動后會創建ZigBee網絡，同時開啟一個用于檢查數據采集終端狀態的定時器，該定時器的周期是6s ;數據采集終端則自動加入主機組建的ZigBee網絡，成功加入網絡的數據采集終端，其組網指示燈會亮起。
[0025]數據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，且會周期性地驅動向溫度數據采集模塊和壓差數據采集模塊采集相應的實驗數據，并將此溫度數據及壓差數據通過ZigBee無線通信協議發送給主機。數據采集周期可以通過點擊液晶顯示屏上周期設置微調框中的上調或下調按鈕來設置，也可以通過鍵盤直接進行輸入。
[0026]主機運行時，根據定時器設定的時間，每隔6秒判斷并更新一次數據采集終端狀態。如果主機接收到來自數據采集終端的狀態信息，便會激活對應于該數據采集終端的數據選擇按鈕，且會在按鈕上顯示出該數據采集終端對應測點的當前溫度或速度值(如果溫度數據瀏覽選項卡呈激活狀態即顯示溫度值，如果速度數據瀏覽選項卡呈激活狀態即顯示速度值)，以表征該數據采集終端已經成功加入網絡。如果超過6s未收到數據采集終端發送的狀態信息，主機會認為該數據采集終端尚未加入或已離開網絡，此時，主機會將對應于該采集終端的數據選擇按鈕設置為不可點擊狀態。通過液晶顯示屏即可查看哪些數據采集終端已連入網絡、采集任務進行的時長、數據采集終端采集的數據、對應數據采集終端的溫度曲線、對應數據采集終端的速度曲線等信息。
[0027]主機在接收到數據采集采集的數據后，會對采集的數據進行判斷，如果接收到的溫度及壓差數據均正常，主機除了會將二者直接儲存外，還會計算出相應的流速數據，并將其顯示并儲存。
[0028]火災煙氣可以看作理想的不可壓縮流體，根據標準大氣壓狀態方程，可以得到煙氣溫度與煙氣密度乘積為定值，然后根據常溫下的空氣參數及煙氣溫度可以求得煙氣密度，根據不可壓縮流體伯努利方程可計算獲得煙氣流速，最后根據煙氣密度和煙氣流速判斷模擬實驗現場的火災情況。
【主權項】
1.基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，包括主機以及若干數據采集終端，其特征在于:所述主機與數據采集終端之間通過Zigbee無線網絡通信；所述主機包括ARM開發板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊分別通過數據線與ARM開發板連接；所述數據采集終端包括終端Zigbee模塊、溫度數據采集模塊以及壓差數據采集模塊，終端Zigbee模塊包含自帶2.4G RF收發器的單片機，溫度數據采集模塊以及壓差數據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.根據權利要求1所述的基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，其特征在于:所述ARM開發板采用ARM CortexTM-A8開發板。3.根據權利要求1所述的基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，其特征在于:所述溫度數據采集模塊為熱電偶數字轉換器。4.根據權利要求1所述的基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，其特征在于:所述壓差數據采集模塊為數字式壓差傳感器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于Zigbee的火災模擬實驗數據采集系統，包括主機以及若干數據采集終端；主機包括ARM開發板、液晶顯示屏以及主機Zigbee模塊，液晶顯示屏和主機Zigbee模塊分別通過數據線與ARM開發板連接；所述數據采集終端包括終端Zigbee模塊、溫度數據采集模塊以及壓差數據采集模塊，終端Zigbee模塊包含自帶2.4G？RF收發器的單片機，溫度數據采集模塊以及壓差數據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無線網絡互相通信。本實用新型能夠省去布線的步驟，自動計算流速數據，使實驗過程擺脫對PC機的依賴。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204790454
【申請號】CN201520548519
【發明人】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