專利名稱：無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線壓力采集記錄技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳 輸?shù)膲毫Σ杉涗浵到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，壓力參數(shù)測(cè)量、記錄、傳輸在油田、礦山、石化、天然氣等眾多行 業(yè)廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的方法主要有以下幾點(diǎn)
1、 采用現(xiàn)場(chǎng)指示儀表由抄表員定期到現(xiàn)場(chǎng)逐一記錄的方式，這種方式需 要投入很大的人力，尤其在油田、礦山井下等環(huán)境惡劣的地方，員工的身心 健康會(huì)受到影響。
2、 采用壓力變送器或壓力傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行采集，經(jīng)信號(hào)線傳 輸，通過(guò)二次儀表顯示及記錄數(shù)據(jù)的方式，需要在現(xiàn)場(chǎng)布大量的信號(hào)線，浪 費(fèi)資源，工程量大，系統(tǒng)維護(hù)困難，由于受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制，在油田、礦山井 下布許多的信號(hào)線更是不現(xiàn)實(shí)。
3、 采用壓力變送器或壓力傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行采集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理 后通過(guò)無(wú)線電遠(yuǎn)程傳輸，但是系統(tǒng)功耗大，現(xiàn)場(chǎng)仍需鋪設(shè)電纜，還需要架設(shè) 無(wú)線電臺(tái)，而且國(guó)內(nèi)目前對(duì)高頻進(jìn)行明確的立法限制，須經(jīng)相關(guān)部門認(rèn)可后 有償使用，成本及維護(hù)費(fèi)用很高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技 術(shù)存在的成本高、功耗高、可靠性差、系統(tǒng)配置不方便的問(wèn)題。
本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)包括集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù) 采集記錄模塊、無(wú)線路由器、ZigBee壓力數(shù)據(jù)接收終端；所述集成了ZigBee
的壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊經(jīng)路由器與壓力數(shù)據(jù)接收終端組成的網(wǎng)絡(luò)是基于 IEEE 802. 15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)用新型所述集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊由壓力傳感器、 包含MCU的數(shù)據(jù)處理單元、ZigBee無(wú)線通訊模塊、供電電池、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路組 成。壓力傳感器將被測(cè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元處理后送數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)，平時(shí)ZigBee無(wú)線通訊模塊處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)收到數(shù)據(jù)接收終 端的喚醒信號(hào)后，根據(jù)所收到的指令向數(shù)據(jù)接收終端傳輸存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電 路內(nèi)的全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)。同時(shí)，將接收到的有關(guān)數(shù)據(jù)采集周期、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周 期等指令送MCU數(shù)據(jù)處理單元。
ZigBee采用IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)，利用全球共用的公共頻率2. 4 GHz， 應(yīng)用于監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其具有非常顯著的低成本、低耗電、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、 傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，符合環(huán)保要求，符合國(guó)際通用無(wú)需批準(zhǔn)的規(guī)范。目前被 視為替代有線監(jiān)視和控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一。
其特點(diǎn)是
星狀、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
組網(wǎng)靈活配置快捷，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳非常容易快捷配置，組網(wǎng)接入靈活、 方便，幾臺(tái)、幾十臺(tái)或幾百臺(tái)均可，最多可達(dá)6萬(wàn)臺(tái)?？梢栽谛枰卜艂鞲?器地方任意布置，無(wú)須外接電源和數(shù)據(jù)線，增加和減少數(shù)據(jù)點(diǎn)非常容易。由 于沒(méi)有數(shù)據(jù)線省去了綜合布線的成本，傳感器無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更容易應(yīng)用，安裝成 本非常低。
系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)耗電低，電池使用時(shí)間長(zhǎng)。
雙向傳送數(shù)據(jù)和控制命令，不但可以從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳出數(shù)據(jù)，而且雙向通 信功能夠可以將控制命令傳到無(wú)線終端相連的傳感器、無(wú)線路由器，也可將 數(shù)據(jù)送入到網(wǎng)絡(luò)顯示或控制遠(yuǎn)程設(shè)備。
全系統(tǒng)可靠性自動(dòng)恢復(fù)功能，內(nèi)置冗余保證萬(wàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)不在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中， 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)將自動(dòng)路由到一個(gè)替換節(jié)點(diǎn)以保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定。
本實(shí)用新型無(wú)須外加電源和數(shù)據(jù)線，成本低，運(yùn)行可靠，增加和減少數(shù)
據(jù)點(diǎn)非常容易。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用星型或MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛦拘裐igBee無(wú)線通 訊模塊的通信方式，有效降低了節(jié)點(diǎn)的功耗，減少了節(jié)點(diǎn)向終端傳輸數(shù)據(jù)時(shí) 相互碰撞的概率。
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖l是本實(shí)用新型基本構(gòu)成框圖2是本實(shí)用新型的多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例的構(gòu)成分布示意圖3是本實(shí)用新型壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊的構(gòu)成框圖4是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)接收終端的構(gòu)成框圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖l，本實(shí)用新型最基本的構(gòu)成包括集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù)采集記 錄模塊l、無(wú)線路由器2和ZigBee壓力數(shù)據(jù)接收終端3，三者之間通過(guò)無(wú)線電信 號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳輸。
在圖2中，壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊1經(jīng)編碼后安裝在現(xiàn)場(chǎng)壓力采集點(diǎn)， 按初始化時(shí)設(shè)定的數(shù)據(jù)采集周期采集并記錄壓力數(shù)據(jù)，各壓力數(shù)據(jù)采集記錄 模塊1與無(wú)線路由器2及ZigBee壓力數(shù)據(jù)接收終端3組成星狀、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，支持Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；數(shù)據(jù)傳輸中采用多層次握手方式，保證數(shù)據(jù)傳輸 的準(zhǔn)確可靠，可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、兩點(diǎn)間對(duì)等通信、快速組網(wǎng)自動(dòng)配置、自 動(dòng)恢復(fù)和高級(jí)電源管理，任意個(gè)傳感器之間可相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。內(nèi)置 冗余保證萬(wàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)不在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)將自動(dòng)路由到一個(gè)替換節(jié)點(diǎn) 以保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定。采用2.4GHz，功率小、靈活度高，符合環(huán)保要求， 符合國(guó)際通用無(wú)需批準(zhǔn)的規(guī)范。本實(shí)用新型無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)非常容易 快捷配置，組網(wǎng)接入靈活、方便，幾臺(tái)、幾十臺(tái)或幾百臺(tái)均可，最多可達(dá)6 萬(wàn)臺(tái)?？梢栽谛枰卜艂鞲衅鞯胤饺我獠贾脽o(wú)須電源和數(shù)據(jù)線，增加和減少
數(shù)據(jù)點(diǎn)非常容易。由于沒(méi)有數(shù)據(jù)線省去了綜合布線的成本，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更容易 應(yīng)用，安裝成本非常低。
參見(jiàn)圖3，所述集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊l由若干壓力傳感器ll (a、 b、…)、包含MCU的數(shù)據(jù)處理單元13、 ZigBee無(wú)線通訊模塊14、供 電電池12、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路15組成，壓力傳感器11與數(shù)據(jù)處理單元13的輸 入端連接，后者的不同輸出/輸入接口分別與ZigBee無(wú)線通訊模塊14和數(shù)據(jù)采 集存儲(chǔ)電路15連接，供電電池12與所述各個(gè)部件的電源端連接。
在圖3中，壓力信號(hào)經(jīng)各個(gè)壓力傳感器11被數(shù)據(jù)處理單元13采集處理后送 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路15存儲(chǔ)，每組數(shù)據(jù)包括壓力值及所對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間，數(shù)據(jù)采集 及存儲(chǔ)周期根據(jù)ZigBee無(wú)線通訊模塊14接收到的指令由數(shù)據(jù)處理單元控制， 平時(shí)ZigBee無(wú)線通訊模塊14處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)ZigBee無(wú)線通訊模塊14接收到 數(shù)據(jù)傳輸指令后喚醒，根據(jù)接收到的指令向外發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后進(jìn) 入待機(jī)狀態(tài)。
如圖4所示，所述ZigBee壓力數(shù)據(jù)接收終端3包括中央處理單元34、
ZigBee無(wú)線通訊模塊32、鍵盤31、 232通信接口 37、供電電池33、數(shù)據(jù)存
儲(chǔ)電路36和顯示及報(bào)警裝置35，在中央處理單元34的不同接口分別連接
ZigBee無(wú)線通訊模塊32、鍵盤31、 232通信接口37、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路36和顯
示及報(bào)警裝置37，供電電池33與所述的各個(gè)部件的電源端連接。
在圖4所示中，通過(guò)鍵盤31輸入經(jīng)中央處理單元34處理由ZigBee無(wú)線通訊
模塊32向數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送指令并接收發(fā)回的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)中央處理單元34 存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路36，根據(jù)需要通過(guò)顯示裝置35査看所需數(shù)據(jù)，如果某個(gè) 數(shù)據(jù)采集模塊或路由器出現(xiàn)故障或電量不足由顯示及報(bào)警裝置35報(bào)警并提示 機(jī)號(hào)，接收到的數(shù)據(jù)由232通信接口37可輸入PC機(jī)存檔或打印。
本實(shí)用新型無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)
壓力計(jì)量精度 1級(jí)
-—— 8K
1M (根據(jù)需要可增減) 由數(shù)據(jù)接收終端隨機(jī)設(shè)定 IEEE 802. 15.4 2. 4-2. 483GHz
網(wǎng)狀、星狀 250Kbps
數(shù)據(jù)采集記錄模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量
數(shù)據(jù)接收終端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量
數(shù)據(jù)采集記錄模塊數(shù)據(jù)采集周期
通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
頻段
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)傳輸速率
通信范圍10m _ 80m
接收靈敏度—94 dBm
數(shù)據(jù)加密128-bit AES
通信時(shí)延15ms (激活或信道接入)，30ms
(設(shè)備搜索)
接口RS-232/485
工作溫度-20-60 °C
電源3X1. 5V (AAA電池)
功耗50mW-200mW (通信時(shí))
上述的實(shí)例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用 新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng) 域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均 應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)，其特征是，包括至少一個(gè)集成了ZigBee的無(wú)線壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊和無(wú)線路由器、集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù)接收終端，所述無(wú)線路由器作為所述的無(wú)線壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊與壓力數(shù)據(jù)接收終端之間的中繼站。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)，其特征是，所述集成 了 ZigBee的壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊由壓力傳感器、包含MCU的數(shù)據(jù)處理單元、 ZigBee無(wú)線通訊模塊、供電電池、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路組成，壓力傳感器與數(shù) 據(jù)處理單元的輸入端連接，后者的不同輸出輸入接口分別與ZigBee無(wú)線通訊 模塊和數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路連接，供電電池與所述各個(gè)部件的電源端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)，其特征是，所述ZigBee 壓力數(shù)據(jù)接收終端包括中央處理單元(34)、 ZigBee無(wú)線通訊模塊(32)、鍵 盤(31)、 232通信接口 (37)、供電電池(33)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和顯示及報(bào)警 裝置，在中央處理單元(34)的不同接口分別連接ZigBee無(wú)線通訊模塊(32)、 鍵盤(31)、 (232)通信接口 (37)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和顯示及報(bào)警裝置，供電 電池33與所述的各個(gè)部件的電源端連接。
專利摘要一種無(wú)線壓力采集記錄系統(tǒng)，包括集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊、無(wú)線路由器、ZigBee壓力數(shù)據(jù)接收終端；所述集成了ZigBee的壓力數(shù)據(jù)采集記錄模塊經(jīng)路由器與壓力數(shù)據(jù)接收終端組成的網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE 802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。本產(chǎn)品無(wú)須電源和數(shù)據(jù)線，增加和減少數(shù)據(jù)點(diǎn)非常容易，具有受干擾小、微功耗的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C17/00GK201072594SQ20072015163
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者徐志武, 王雪松 申請(qǐng)人:徐志武