基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀的製作方法
2023-10-17 12:46:04
專利名稱:基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀包括：包括PC機、與PC機輸入端連接的無線網關、臭氧濃度檢測節點A、臭氧濃度檢測節點B、臭氧濃度檢測節點C、臭氧濃度檢測節點D、臭氧濃度檢測節點E、臭氧濃度檢測節點F，其中：各節點均集成無線模塊，使用ZigBee無線網絡協議進行通信。只要它們彼此間在網絡模塊的通信範圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的ZigBee網絡。而且，由於節點的移動，彼此間的聯絡還會發生變化。因而，各節點還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯絡，對原有網絡進行刷新。各節點採集的數據均匯集到無線網關上，無線網關通過RS-232接口將所有數據送入PC機中，PC機根據各節點上傳的數據，決定是否對各節點進行工作參數調整。
【專利說明】基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種臭氧濃度檢測儀器，特別是一種可用於實時在線檢測臭氧濃度的檢測儀。
【背景技術】
[0002]臭氧O3是一種高效的消毒殺菌劑，對細菌、病菌、黴菌芽孢、病毒等微生物都具有極強的殺滅力。由於臭氧為彌散氣體，消毒無死角，故消毒殺菌徹底全面有效。同時，臭氧在高溫下能迅速分解成氧氣，故不存在二次汙染問題，不會產生對環境有害的殘留物質，因此被喻為「綠色」消毒劑。臭氧在1840被發現，之後的一百多年裡，其在許多領域得到了廣泛應用，近年來臭氧技術作為環保產業的一個重要組成部分，越來越受到人們的重視，其相關產品已經廣泛的應用到水處理、食品工業、化學工業、醫療衛生、家用電器等各個領域。
[0003]由於臭氧是一種極不穩定且易分解的氣體，無法進行儲存和運輸，因此臭氧應用時必須現場生產。臭氧的生產方法主要有紫外照射法、電解法、放射化學法和介質阻擋放電法四種方法。當前工業用大規模臭氧生產方法主要是介質阻擋放電法。因為臭氧是強氧化劑，對自然界除少量重金屬元素、不鏽鋼、強化PVC材料外的絕大多數物質均能予以氧化，且在未分解前是一種辛辣刺激性氣體。臭氧還具有一定的毒性，當空氣中臭氧濃度超過一定值後，對人體健康會產生傷害，低濃度的臭氧會造成胸悶、咳嗽、氣短、呼吸道炎症，還會引起哮喘並破壞人體本身抵抗呼吸道感染的能力，其毒性還與接觸時間有關，人若長期接觸高濃度臭氧，身體會受到永久性傷害，所以對臭氧濃度檢測系統的研宄有著深遠的意義。另外，當前使用的工業化臭氧生產設備對於臭氧濃度和產量都是開環控制的，易造臭氧濃度在線自動檢測系統成要麼產量或濃度過低，滿足不了水處理的需求，要麼產量或濃度過高，產生很大的電能浪費，增加了設備運行費用。為降低使用成本，除研製高性價比的臭氧發生裝置外，重要的技術就是根據實際處理所需要的臭氧量實時調控發生裝置的產量或濃度，實現定量氧化，減小多餘臭氧生產。顯然，這一技術的基礎與關鍵是實現臭氧濃度實時在線的檢測。
【發明內容】
[0004]本基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀包括:包括PC機、與PC機輸入端連接的無線網關、臭氧濃度檢測節點A、臭氧濃度檢測節點B、臭氧濃度檢測節點C、臭氧濃度檢測節點D、臭氧濃度檢測節點E、臭氧濃度檢測節點F，其特徵在於:還包括在節點上與中央控制單元相連接的無線模塊和無線網關上的通信模塊，各節點採集的數據均匯集到無線網關上，無線網關通過RS-232接口將所有數據送入PC機中，PC機根據各節點上傳的數據，決定是否對各節點進行工作參數調整。
[0005]本實用新型的目的是開發一種可用於實時在線檢測臭氧濃度的儀器，用ZigBee無線網絡進行通信。本使用新型臭氧濃度檢測儀技術方案及解決的重要的技術問題:
[0006]1.本檢測儀設計並採用臭氧傳感器補償電路，能夠根據儀器所採用的臭氧傳感器的不同工作環境對其工作狀態進行精確修正。
[0007]2.本檢測儀採用實現並確保內部臭氧傳感器對於臭氧濃度的精確採集。
[0008]3.實現臭氧濃度數據的實時性檢測與準確傳輸。
[0009]4.完成多檢測節點的配置和實時的數據處理。
[0010]ZigBee無線技術是一種高可靠度的無線數據傳輸網絡，低複雜度、低功耗、低成本的雙向無線通訊技術，方便節點之間組網和通信，可實現對檢測環境內全方位的檢測，保證了數據的可靠性。
[0011]所述與計算相連接的無線網關，使用的中央晶片為TI公司的CC2530，是用於2.4-GHz (IEEE 802.15.4)、ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統(SoC)解決方案。無線網關與計算機通信標準為EIA-RS-232C標準。
[0012]所述檢測節點，包括中央控制單元、無線通信模塊、PWM信號處理電路、半導體臭氧傳感器、濾波電路和電源模塊幾部分。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的組網模式示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的臭氧濃度檢測節點原理圖；
[0015]圖3為本實用新型檢測的主流程圖；
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖所示作進一步詳述。
[0017]如圖1所示，本實用新型基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀包括:包括PC機、與PC機輸入端連接的無線網關臭氧濃度檢測節點A、臭氧濃度檢測節點B、臭氧濃度檢測節點C、臭氧濃度檢測節點D、臭氧濃度檢測節點E、臭氧濃度檢測節點F，其中:
[0018]各節點均集成無線模塊，使用ZigBee無線網絡協議進行通信。只要它們彼此間在無線模塊的通信範圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的ZigBee網絡。而且，由於節點的移動，彼此間的聯絡還會發生變化。因而，各節點還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯絡，對原有網絡進行刷新。最後各節點採集的數據均匯集到無線網關上，無線網關通過RS-232接口將所有數據送入PC機中，PC機可根據各節點上傳的數據，決定是否對各節點進行工作參數調整。
[0019]如圖2所示，臭氧濃度檢測節點主要包括:節點供電模塊(I)、中央控制單元(2)、PWM信號處理電路(3)、傳感器信號濾波電路(4)、半島臭氧傳感器(5)和無線模塊￠)，其中:
[0020]電源模塊(I)負責給整個系統供電，中央控制單元⑵根據系統配置，控制其PWM引腳完成PWM信號輸出，經過處理電路(3)對PWM信號進行處理，最終實現向半導體臭氧傳感器(5)提供恆流恆壓源，保證其穩定高效的工作狀態，半導體臭氧傳感器(5)的信號腳會根據臭氧濃度的變化輸出與之對應的模擬信號，這些模擬信號經過信號濾波電路(4)，最終向中央控制單元⑵的ADC引腳提供穩定的信號，中央控制單元(2)採集到ADC引腳上的信號，經過計算和打包，送往無線模塊￠)，最終傳送到PC端臭氧濃度在線檢測軟體。
[0021]圖3為本實用新型的主流程圖，下面結合圖3說明本實用新型的整個檢測過程如下:
[0022]1、開機後，中央處理單元上電，在本地Flash中讀出預配置數據，完成系統的初始化，半導體臭氧傳感器開始預熱。
[0023]2、半導體臭氧傳感器開始預熱，中央處理單元會讀取傳感器的加熱狀態，直至半導體臭氧傳感器預熱完成達到穩定工作狀態，中央處理單元開始採集臭氧濃度數據。
[0024]3、中央處理單元將採集的數據進行處理，得到臭氧濃度數據，中央處理單元將臭氧濃度數據與節點工作狀態等數據進行打包，通過無線模塊，最終發送到臭氧濃度在線檢測軟體。
[0025]4、PC端利用現有的臭氧濃度在線檢測軟體，對節點上傳的數據進行分析和處理，將臭氧濃度數據存入資料庫，同時將各節點工作狀態顯示在UI界面上。
[0026]5、用戶可根據讀取到的節點狀態，決定對哪個節點進行調整，如進行調整，節點可根據現有的臭氧濃度實時在線檢測軟體發送的指令，將配置數據存入本地Flash中，完成調整。
【權利要求】
1.本基於ZigBee無線網絡的臭氧濃度實時在線檢測儀包括:PC機、與PC機輸入端連接的無線網關、臭氧濃度檢測節點A、臭氧濃度檢測節點B、臭氧濃度檢測節點C、臭氧濃度檢測節點D、臭氧濃度檢測節點E、臭氧濃度檢測節點F，其特徵在於:還包括在節點上與中央控制單元相連接的無線模塊和無線網關上的通信模塊，各節點採集的數據均匯集到無線網關上，無線網關通過RS-232接口將所有數據送入PC機中，PC機根據各節點上傳的數據，決定是否對各節點進行工作參數調整。
【文檔編號】G01N27-00GK204269584SQ201420307248
【發明者】張永輝, 相龍龍, 沈重 [申請人]海南大學