基于ZigBee的倉(cāng)儲(chǔ)煙霧濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

圣軍 周萌萌 程明 張帆

【摘 要】系統(tǒng)以MC13224芯片為控制核心，利用終端采集煙霧濃度數(shù)據(jù)，通過(guò)協(xié)調(diào)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)煙霧濃度的智能監(jiān)測(cè)和控制。

【關(guān)鍵詞】ZigBee;倉(cāng)儲(chǔ);MC13224

中圖分類(lèi)號(hào)： X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）02-0084-002

【Abstract】The system uses MC13224 chip as the control core，uses the terminal node to collect the smoke concentration data，analyzes and processes the data through the coordinator node，and the upper computer is responsible for the whole system monitoring，realizing the intelligent monitoring and control of the storage smoke concentration.

【Key words】ZigBee;Warehouse;MC13224

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，大型多元化復(fù)合型倉(cāng)儲(chǔ)越來(lái)越多。傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)的煙霧濃度監(jiān)測(cè)采取的是有線的方式，存在著移動(dòng)靈活性差、布線復(fù)雜、管理維護(hù)成本高等問(wèn)題。因ZigBee技術(shù)具有無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)、支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)且可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中引入ZigBee無(wú)線傳感器技術(shù)能夠很好地解決傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)所存在的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)主要由移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)及上位機(jī)四部分組成，系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖1所示。

移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)主要由傳感器構(gòu)成，負(fù)責(zé)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)煙霧濃度數(shù)據(jù)的采集;ZigBee網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)終端和協(xié)調(diào)器之間的數(shù)據(jù)傳輸;協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理;上位機(jī)可以修改參數(shù)閾值，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端的監(jiān)測(cè)和控制。

2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

移動(dòng)終端由開(kāi)發(fā)板、傳感器、控制模塊和電源電路組成。開(kāi)發(fā)板采用飛思卡爾公司生產(chǎn)的MC13224芯片，其支持802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee標(biāo)準(zhǔn)，集成了2.4GHZ無(wú)線電收發(fā)器，能夠建立和維護(hù)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。芯片MC13224還具有12位ADC，I2C，2個(gè)高速串口，能很好的兼容本系統(tǒng)所使用的傳感器以和控制設(shè)備的要求;傳感器采用的是深圳洲發(fā)電子科技公司生產(chǎn)的MQ-2煙霧傳感器，可以檢測(cè)到濃度為100-10000ppm的氣體與煙霧，具有精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，MQ-2煙霧傳感器通過(guò)接口轉(zhuǎn)換電路接在MC13224芯片的串口上;控制模塊包括數(shù)碼管、蜂鳴器、風(fēng)扇等，當(dāng)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，控制設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警及自動(dòng)處理功能。移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，同時(shí)還可以起到遠(yuǎn)程報(bào)警的作用。協(xié)調(diào)器采用與終端相同的ZigBee模塊，方便ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建立及數(shù)據(jù)的傳輸。其核心控制器采用ARM11內(nèi)核芯片ARM1156T2-S，其提供了更高的CPU性能和吞吐量，可以高效地分析處理系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)。

GPRS模塊采用SIMCOM公司的ATK-SIM900A，ATK-SIM900A芯片的工作頻段在900/1800M赫茲，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、短信、數(shù)據(jù)信息的傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)超出正常范圍時(shí)，GPRS模塊會(huì)向管理人員發(fā)送報(bào)警信息。另外，系統(tǒng)預(yù)留了WIFI模塊接口、RJ-45接口和USB接口，可以方便地與外設(shè)連接。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

3 上位機(jī)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)管理平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的功能控制部分，也是用戶操作的部分，它包括用戶管理軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)兩大部分。數(shù)據(jù)庫(kù)采用Access2007來(lái)設(shè)計(jì)，主要包括用戶信息表、采集數(shù)據(jù)表、系統(tǒng)日志記錄表等;上位機(jī)采用VB開(kāi)發(fā)環(huán)境，能夠方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)修改、串口設(shè)置等功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)將ZigBee技術(shù)引入到倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，構(gòu)成了部署靈活的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)煙霧濃度的智能監(jiān)測(cè)與控制，保障了倉(cāng)儲(chǔ)的安全性，系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價(jià)值。

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