基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統的製作方法
2023-04-23 09:27:31
基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，包括粒子計數節點、Zigbee網關、數據中心和用戶終端，所述粒子計數節點與Zigbee網關採用Zigbee技術無線連接，所述Zigbee網關與數據中心採用乙太網連接，所述數據中心與用戶終端採用乙太網、WIFI、GSM、3G、4G中的一種方式連接。其優點在於：相對於傳統人工現場非實時的檢測，明顯提高了效率；降低了人工成本；節點採用無線連接，部署實施簡單；數據中心存儲量大，可以保存數周、數月或者更久數據；智能終端上瀏覽數據，使用十分方便。
【專利說明】基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雷射塵埃粒子計數監測系統，特別涉及一種基於Zigbee的雷射 塵埃粒子計數監測系統。
【背景技術】
[0002] 雷射塵埃粒子計數器是用來測量空氣中塵埃微粒的數量及粒徑分布的儀器，廣泛 應用於醫藥、電子、精密機械、彩管制造、微生物等行業中，實現對各種潔淨等級的工作檯、 淨化室、淨化車間的淨化效果、潔淨級別進行監控，以確保產品的質量。
[0003] 傳統的雷射塵埃粒子計數器偏重於大流量高精度臺式裝置或者手持可攜式，都需 要人工查看屏幕觀測實時數據、或者通過印表機列印歷史數據、抑或通過串口、USB接口導 出歷史數據，但都不能滿足對多個地點、多個車間實時在線監測；且人工成本高；另外，計 數器受限於內存，存儲數據量有限。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，以克服
【背景技術】中提到的現有技術的缺點。
[0005] 為了實現本發明的目的，通過採用以下技術方案來實現： 一種基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，包括粒子計數節點、Zigbee網關、 數據中心和用戶終端，所述粒子計數節點與Zigbee網關採用Zigbee技術無線連接，所述 Zigbee網關與數據中心採用乙太網連接，所述數據中心與用戶終端採用乙太網、WIFI、GSM、 3G、4G中的一種方式連接。
[0006] 所述粒子計數節點包括供電電源一、電源處理模塊一、雷射粒子計數模塊、Zigbee 模塊一、Zigbee天線一；其中電源處理模塊--端連接供電電源一，另一端連接雷射粒子 計數模塊和Zigbee模塊一，Zigbee模塊一還分別與雷射粒子計數模塊、Zigbee天線一連 接。
[0007] 所述雷射粒子計數模塊與Zigbee模塊一通過UART接口相連。
[0008] 所述雷射粒子計數模塊由氣路裝置、光學系統和電路系統組成，光學傳感器的探 測雷射經塵埃粒子散射後被光敏元件接收並產生脈衝信號，該脈衝信號被輸出並放大，然 後進行數位訊號處理，通過與標準直徑粒子信號進行比較，將對比結果顯示出來，然後通過 Zigbee模塊一，把各直徑粒子個數發送到Zigbee網關。
[0009] Zigbee網關一把粒子計數節點數據包進行地址、協議轉換後發送給乙太網；以太 網的數據包由Zigbee網關進行地址、協議轉換後，再發給Zigbee網絡。
[0010] 數據中心提供用戶權限設置，把網絡上傳來各節點各直徑粒子個數保存到存儲 器、並提供數據預覽、歷史數據查詢、圖表顯示等。
[0011] 用戶終端安裝客戶端軟體，可從數據中心下載相關數據，預覽實時數據、查看歷史 數據。
[0012] 所述Zigbee網關包括供電電源二、電源處理模塊二、主控處理單元、Zigbee模塊 二、Zigbee天線二、網絡接口模塊；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絡接口模塊連接。
[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模塊二的頻率均採用2. 4GHz，型號均選用SZ05。
[0015] 所述網絡接口模塊採用ENC28J60。
[0016] 所述雷射粒子計數模塊的主控晶片和Zigbee網關主控處理單元均選用ST公司的 Cortex M3 系列的 STM32F103ZET6 晶片。
[0017] 所述數據中心包括UPS供電系統、伺服器、存儲及監測系統軟體，其中監測系統軟 件提供用戶權限設置、預覽實時數據、查看歷史數據、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，數據用戶終端安裝客戶端軟體，可從數據中心 下載相關數據，預覽實時數據、查看歷史數據。
[0019] 本發明的有益效果在於：相對於傳統人工現場非實時的檢測，明顯提高了效率； 降低了人工成本；節點採用無線連接，部署實施簡單；數據中心存儲量大，可以保存數周、 數月或者更久數據；智能終端上瀏覽數據，使用十分方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統的結構框圖示意圖。
[0021] 圖2是本發明基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統的粒子計數節點的結構 框圖示意圖。
[0022] 圖3是本發明基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統的Zigbee網關的結構框 圖不意圖。
[0023] 其中，圖1至圖3的符號說明如下： 101、粒子計數節點，102、Zigbee網關，103、數據中心，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、雷射粒子計數模塊， 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、網絡接口模塊。
【具體實施方式】
[0024] 如圖1至圖3所示，分別是本發明基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統的結 構框圖示意圖、粒子計數節點的結構框圖示意圖、Zigbee網關的結構框圖示意圖。
[0025] 一種基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，包括粒子計數節點101、Zigbee 網關102、數據中心103和用戶終端104,所述粒子計數節點101與Zigbee網關102採用無 線Zigbee計數連接，所述Zigbee網關102與數據中心103採用乙太網連接，所述數據中心 103與用戶終端104採用乙太網、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個粒子計數節點101 和1個Zigbee網關102,在控制中心搭建一個數據中心103,實現整體車間粒子環境監測。
[0027] 粒子計數節點101包括：供電電源一 201、電源處理模塊一 202、雷射粒子計數模 塊205、Zigbee模塊一 203、Zigbee天線一 204。供電電源一 201採用外接直流電源電壓 12V、內置鋰電池9-12. 6V ;電源處理模塊一 202供給各相關模塊恆定的電壓，輸出正負12V、 正負5V ;雷射粒子計數模塊205包括氣泵電路、檢測腔及光電轉換、電壓甄別模塊、主控 模塊、存儲、觸控顯示模塊、藍牙模塊、按鍵，實現粒子計數的觸控顯示，主控模塊晶片採用 STM32F103ZET6〇Zigbee模塊一 203實現傳輸粒子計數結果，採用SZ05模塊，STM32F103ZET6 通過UART4與Zigbee模塊一 203相連；Zigbee天線一 204頻率範圍：2400-2500MHz，輸入 阻抗50歐，SMA接口，同軸線長15釐米。
[0028] Zigbee網關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、網絡接口模塊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採用STM32F103ZET6。Zigbee 模塊二303採用SZ05模塊，STM32F103ZET6通過UART4與其相連。網絡接口模塊306採用 ENC28J60, STM32F103ZET6通過SPI接口與其相連。Zigbee網關把粒子計數節點101數據 包進行地址、協議轉換後發送給乙太網；乙太網的數據包由Zigbee網關102進行地址、協議 轉換後，再發給Zigbee網絡。
[0029] 數據中心103包括：UPS供電系統、伺服器、存儲及監測系統軟體。其中檢測系統 軟體提供用戶權限設置、預覽實時數據、查看歷史數據、報警顯示、GIS地圖位置定位。
[0030] 用戶終端104 :安裝客戶端軟體，從數據中心下載相關數據，預覽實時數據、查看 歷史數據。
【權利要求】
1. 一種基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：包括粒子計數節點 (101 )、Zigbee網關（102)、數據中心（103)和用戶終端（104)，所述粒子計數節點（101)與 Zigbee網關（102)採用Zigbee技術無線連接，所述Zigbee網關（102)與數據中心（103)採 用乙太網連接，所述數據中心（103)與用戶終端（104)採用乙太網、1正1、6511、36、46中的一 種方式連接。
2. 如權利要求1所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所 述粒子計數節點（101)包括供電電源一（201)、電源處理模塊一（202)、雷射粒子計數模塊 (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)，另一端連接雷射粒子計數模塊（205)和Zigbee模塊一（203)，Zigbee模塊 一（203)還分別與雷射粒子計數模塊（205)、Zigbee天線一（204)連接。
3. 如權利要求2所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所述 雷射粒子計數模塊（205)與Zigbee模塊一（203)通過UART接口相連。
4. 如權利要求2所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所 述雷射粒子計數模塊（205)由氣路裝置、光學系統和電路系統組成，光學傳感器的探測雷射 經塵埃粒子散射後被光敏元件接收並產生脈衝信號，該脈衝信號被輸出並放大，然後進行 數位訊號處理，通過與標準直徑粒子信號進行比較，將對比結果顯示出來，然後通過Zigbee 模塊一（203)，把各直徑粒子個數發送到Zigbee網關（102)。
5. 如權利要求2所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所述 Zigbee 模塊一（203)頻率採用 2. 4GHz。
6. 如權利要求1所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所 述Zigbee網關（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)、網絡接口模塊（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 )還單獨與網絡接口模塊（306 )連接。
7. 如權利要求6所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所述 主控處理單元（305)與Zigbee模塊二（303)通過UART接口相連。
8. 如權利要求6所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所述 Zigbee 模塊二（303)頻率採用 2. 4GHz。
9. 如權利要求6所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所述 網絡接口模塊（306 )採用ENC28J60。
10. 如權利要求1所述的基於Zigbee的雷射塵埃粒子計數監測系統，其特徵在於：所 述數據中心（103)包括UPS供電系統、伺服器、存儲及監測系統軟體，其中監測系統軟體提 供用戶權限設置、預覽實時數據、查看歷史數據、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 優先權日:2014年8月28日
【發明者】倪偉, 郭彥鋒, 張繼璠, 王錚 申請人:無錫矽奧科技有限公司