導(dǎo)語(yǔ)：探討自燃物料危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要由CC2430系統(tǒng)芯片、射頻天線(xiàn)、電源、晶振電路和串行接口組成。根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需要，系統(tǒng)芯片接入的晶振電路能支持二至三種頻率，并且具有定時(shí)、計(jì)數(shù)、復(fù)位等功能，在一定程度上減輕了控制器的工作量，提高了傳送效率及準(zhǔn)確性。串口通信采用同步串行通信方式，接口標(biāo)準(zhǔn)采用RS-422四線(xiàn)接口，其高輸入阻抗及強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力，滿(mǎn)足了本系統(tǒng)連接多個(gè)節(jié)點(diǎn)的要求，實(shí)現(xiàn)了雙向通信的預(yù)期目標(biāo)。

2.設(shè)計(jì)路由器節(jié)點(diǎn)路由器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的主要功能就是將轉(zhuǎn)發(fā)傳感器和其他路由器的數(shù)據(jù)，發(fā)送至協(xié)調(diào)器，作為傳感器和協(xié)調(diào)器之間相互連接的樞紐。路由器控制端口與計(jì)算機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)終端與路由器相互通信，并對(duì)路由器進(jìn)行配置。

3.設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)利用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和轉(zhuǎn)發(fā)至處理中心，其基本組成有該節(jié)點(diǎn)由CC2430芯片、射頻天線(xiàn)、通信模塊和電源模塊組成。電源用來(lái)為節(jié)點(diǎn)提供能量，是傳感器節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)。因CC2430系統(tǒng)芯片內(nèi)置有溫度傳感器，故可便捷、快速地轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)到的溫度值，降低了傳播時(shí)間，但其不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需低功耗、高精度的要求，可以新增一個(gè)溫度傳感器。對(duì)各模塊功能及設(shè)計(jì)思路做如下簡(jiǎn)要介紹：

(1)數(shù)據(jù)采集模塊：即傳感器節(jié)點(diǎn)，安裝在自然散堆物料內(nèi)部多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)構(gòu)建一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN），采用樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)加入該網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集和分析，并記錄放的時(shí)間、地點(diǎn)，最終利用ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳至協(xié)調(diào)器處理中心。

(2)數(shù)據(jù)處理終端：即協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，安裝在控制室內(nèi)，主要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將采集模塊傳送到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行比較，從而定性提交監(jiān)測(cè)結(jié)果，劃分出危險(xiǎn)等級(jí)，一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，并能夠精準(zhǔn)地確定出危險(xiǎn)源的坐標(biāo)，其基本信息直觀地展示給用戶(hù)，為用戶(hù)決策提供依據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)庫(kù)更新模塊：為了能夠?qū)崿F(xiàn)該系統(tǒng)在不同監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，不同自燃散堆物料類(lèi)型的環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用，可以將電腦數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行定時(shí)按需要更新，就基本滿(mǎn)足了在不同監(jiān)測(cè)位置、不同物料狀態(tài)下、可以有對(duì)應(yīng)的相關(guān)參數(shù)供用戶(hù)選取。

二、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

1.搜索和綁定

建立好基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)采集模塊加入到該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下，傳感器會(huì)自動(dòng)地搜索和綁定第一個(gè)建立通信的數(shù)據(jù)處理中心，如若未能發(fā)現(xiàn)處理終端，傳感器將一直搜尋直至建立綁定。用zb_HandleOsalEvent()函數(shù)處理一個(gè)時(shí)間事件，該事件部分設(shè)置代碼：該代碼是為用戶(hù)應(yīng)用于未能搜索到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)情況下的處理函數(shù)?？梢园l(fā)現(xiàn)，若未能建立綁定，那么數(shù)據(jù)采集設(shè)備將往復(fù)不斷地的搜索和發(fā)送綁定請(qǐng)求。對(duì)于處理終端，當(dāng)連接綁定成功后，協(xié)調(diào)器及上位機(jī)設(shè)備必須接受綁定，系統(tǒng)才能對(duì)傳感器發(fā)送的綁定請(qǐng)求進(jìn)行處理操作。

2.數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收

網(wǎng)絡(luò)連接及建立綁定后，數(shù)據(jù)采集模塊將依據(jù)用戶(hù)設(shè)定的時(shí)間間隔采集溫度傳感器報(bào)送的數(shù)據(jù)，并對(duì)此通過(guò)函數(shù)zb_SendDataConfirm()函數(shù)作出應(yīng)答指示。如若采集模塊未能接受到其中一個(gè)傳感器報(bào)送數(shù)據(jù)，那么采集模塊將解除與其綁定，并再次進(jìn)行搜索和連接綁定。通過(guò)函數(shù)zb_SendDataConfirm()函數(shù)完成用戶(hù)定義的事件。

三、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

自燃散堆物料溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以物料區(qū)域?yàn)楸O(jiān)測(cè)中心，結(jié)合溫度傳感器和基于ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)可靠的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)加入該網(wǎng)絡(luò)的自燃散堆物料區(qū)域的溫度以及不同節(jié)點(diǎn)位置的溫差等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和監(jiān)測(cè),同時(shí)繪出溫度、氣體濃度變化的折線(xiàn)圖，反映溫度、氣體濃度變化的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自燃散堆物料溫度的細(xì)微變化,從而避免了有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的布線(xiàn)問(wèn)題和成本問(wèn)題，并最終構(gòu)成操作簡(jiǎn)單、直觀形象、快捷高效的自燃散堆熱危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能隨時(shí)掌握自燃散堆物料熱安全性狀況，將收集的數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳送給監(jiān)控中心進(jìn)行分析研究,對(duì)溫度異常變化及時(shí)預(yù)警和定位,以便使管理者做出合理決策并采取相應(yīng)的指導(dǎo)措施，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體構(gòu)成。

四、系統(tǒng)測(cè)試

1.系統(tǒng)測(cè)試步驟

1）檢查開(kāi)發(fā)板電源、串口線(xiàn)以及外擴(kuò)設(shè)備連接是否正常；

2）下載協(xié)調(diào)器代碼到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的表演板；

3）下載傳感器節(jié)點(diǎn)代碼到電池板；

4）用串口調(diào)試助手觀察協(xié)議棧運(yùn)行是否正常；

5）測(cè)試上位機(jī)軟件，PC端能否正常接收數(shù)據(jù)以及能否將數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，可否正常畫(huà)出曲線(xiàn)。

2.系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

1）系統(tǒng)的硬件測(cè)試系統(tǒng)的硬件測(cè)試包括對(duì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的電源、內(nèi)存、按鍵、LED燈、串口，以及配套電路進(jìn)行測(cè)試。下載各模塊的程序后，系統(tǒng)各硬件均能正常工作。

2）協(xié)議棧的測(cè)試下載協(xié)調(diào)器模塊到表演板、節(jié)點(diǎn)模塊到電池板后，程序運(yùn)行正確，從串口能正確接收到節(jié)點(diǎn)的地址以及所采集到的溫度。

五、結(jié)論

經(jīng)測(cè)試，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟硬件均能工作正常，可以精確地測(cè)量溫度的變化，基本解決了現(xiàn)階段自燃散堆物料成本高和不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等問(wèn)題。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)掌握自燃散堆物料熱安全性狀況，將收集的數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳送至監(jiān)控中心進(jìn)行分析研究，對(duì)溫度變化及時(shí)預(yù)警和定位，有利于管理者做出合理決策并采取相應(yīng)的指導(dǎo)措施。

作者：劉紀(jì)穩(wěn)尚泰單位：中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院