【正文】 現(xiàn)時(shí)我們的 CC2530的一個(gè)天線壞了，換了一根新的就可以發(fā)出正確數(shù)據(jù)了。在擁有成果之后，我覺得我們的設(shè)計(jì)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的價(jià)值，不僅僅可以使用在煤礦電力設(shè)備的測(cè)溫，在別的電力設(shè)備上也可以發(fā)揮作用，對(duì)于電力設(shè)備的安全運(yùn)作，與工作人員的生命安全有很重要的作用和意義。為了使測(cè)溫更加精確，必須排除此故障隱患。衷心感謝電控學(xué)院的全體授課教師，在這幾年里，他們?cè)趯I(yè)知識(shí)和理論方面對(duì)我的給予了充分的培養(yǎng)，同時(shí)也給予我熱忱的幫助，非常感謝他們。并且還要感謝我們的學(xué)長(zhǎng)吳震和王仁君，他們兩個(gè)為我們解決了一些硬件和軟件的問題，每當(dāng)我們有問題去西安找學(xué)長(zhǎng)時(shí)，他們總是不厭其煩為我們解決問題。 展望 通過對(duì)基于 ZIGBEE的礦用電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的過程中，還有很多不完善的地方。在整個(gè)設(shè)計(jì)制作過程中，核心工作量主要體現(xiàn)在硬件的焊接，軟件的調(diào)試，以及上位機(jī)制作和后期問題的處理。本次設(shè)計(jì)我們使用的軟件調(diào)試 工具是 IAR，先是使用串口助手確定 CC2530是否可以發(fā)收數(shù)據(jù)，在將硬件連好，看是否能夠發(fā)送正確的數(shù)據(jù)，在一切數(shù)據(jù)發(fā)收正常后，我們?cè)匍_始設(shè)計(jì)上位機(jī)界面。由于本次軟、硬件設(shè)計(jì)均采用的是分模塊設(shè)計(jì)，這樣不僅思路清晰、條理分明，更重要的是檢查、調(diào)試方便，所以在硬件調(diào)試時(shí)也比較順利。 圖 44 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流程圖 管理層的軟件設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)出實(shí)用的上位機(jī)對(duì)電力設(shè)備的溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。為了保證 CC2530 能接收到所有的中斷，控制器將不斷對(duì)總線進(jìn)行命令的發(fā)送，直至完成一次溫度采集。 實(shí)物圖如圖 313所示?？紤]到內(nèi)外部信號(hào)對(duì)其系統(tǒng)的干擾，將電路的模擬部分與數(shù)字部分的電路進(jìn)行嚴(yán)格的分開，對(duì)它核心的電路進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)，將系統(tǒng)底線進(jìn)行環(huán)繞，并且布線盡量要粗，電源增加濾波電路，采用 DCDC 隔離，信號(hào)采用光電隔離，設(shè)計(jì)隔離電源，分析較易發(fā)生干擾的部分，如時(shí)鐘電路，通信電路。 蜂鳴器電路圖與實(shí)物圖如圖 310 和 311所示 。 DS18B20測(cè)量溫度時(shí)，只能獲取 的溫度值的位數(shù) 由 分辨率 的不同而變化 ， 轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，其延時(shí)時(shí)間僅為 750ms。另外在使用穩(wěn)壓器是要注意散熱問題。 圖 31 系統(tǒng)總硬件設(shè)計(jì)圖 現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)主要包括液晶顯示屏 12864,溫度傳感器，指示燈模塊，復(fù)位模塊及下載調(diào)試接 口，以及電源模塊。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就 可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。基于 ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作頻段在，這個(gè)頻段和電力設(shè)備產(chǎn)生的干擾的頻率相差甚遠(yuǎn)，所以傳感器節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸過程中的誤碼率很低，而且采取了直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，這種方式應(yīng)用在電力設(shè)備內(nèi)部溫度監(jiān)控工程項(xiàng)目中是最理想不過了。現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖 22 所示。礦用電力設(shè)備內(nèi)部溫度的檢測(cè)，是通過 DS18B20溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)，通過總線可將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給無線傳感器模塊 CC2530芯片。 在電力設(shè)備運(yùn)行后，其內(nèi)部絕緣層與導(dǎo)體線芯等組成部分會(huì)因?yàn)榱鬟^的電流而產(chǎn)生熱量，因此會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備各個(gè)部位的溫度上升，電力設(shè)備本身所能承受的最高溫度，由其本身絕緣層的性能所決定，其性能越好，所能承受的溫度越高，電力設(shè)備的載荷量受其正常情況下所承受最高的溫度限制，所以電力設(shè)備絕緣層以及電力設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)線連接處是電力設(shè)備 性能的最大制約點(diǎn)。通過對(duì)礦用電力設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)的比較，本論文主要著重于以下幾點(diǎn)： ，通過對(duì)礦用電力設(shè)備的溫度的監(jiān)測(cè)，來確定其是否正常工作，是否需要進(jìn)行維護(hù)，以消除各項(xiàng)安全隱患，使其安全有效的運(yùn)行工作。 等效熱路是中國(guó)及世界對(duì)電力設(shè)備溫升采集的最普遍的一種途徑。進(jìn)行電力設(shè)備的溫度檢測(cè)，常用的檢測(cè)方法有以下幾種： (1) 分布式溫度傳感技術(shù) 分布式溫度傳感技術(shù)是指在所測(cè)環(huán)境下存放多個(gè)溫度傳感器，通過各個(gè)位置所存放的溫度傳感器得到所測(cè)環(huán)境中某位置的溫度從而上傳至監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的技術(shù)。隨著生活質(zhì)量的提高和工業(yè)水平的上升，在我們的生活中有越來越多的電力設(shè)備出現(xiàn)，因?yàn)殡娏υO(shè)備所導(dǎo)致的事故逐年增多，為了保障電 力設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)于電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)的檢測(cè)是一項(xiàng)必須的工作。可是如何才能知道電力設(shè)備是否在正常的工作，由于電力設(shè)備供電后會(huì)發(fā)熱，所以對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是對(duì)電力設(shè)備是否正常工作的一種很好的監(jiān)測(cè)方法。在軟件上，我們使用 IAR軟件進(jìn)行編程，并且設(shè)計(jì)好上位機(jī)界面，使工作人員可以更好的了解到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況。當(dāng)電力設(shè)備有缺陷或是發(fā)生故障時(shí)，有缺陷的部位或者是關(guān)鍵的相關(guān)部位的溫度會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而快速上升，若不及時(shí)找到并解決故障，將會(huì) 對(duì)電力設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生巨大的影響。通過我們?cè)O(shè)計(jì)的測(cè)溫，無線，報(bào)警等模塊，達(dá)到了我們預(yù)期的成果。所以對(duì)于電力設(shè)備的溫度監(jiān)控，對(duì)于避免電力事故的發(fā)生有著舉足輕重的意義。要取得實(shí)時(shí)電力設(shè)備關(guān)鍵部位的溫度信息，并且把相關(guān)信息快速有效的傳送至監(jiān)控地點(diǎn)，與正常溫度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)溫度出現(xiàn)過高或過低時(shí)進(jìn)行報(bào)警。 (2) 線式溫度傳感技術(shù) 溫度傳感平行于電力設(shè)備就是所 謂的線式溫度傳感技術(shù)，它可以對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的溫度進(jìn)行評(píng)估，一旦溫度越過規(guī)劃的最高范圍時(shí)，由此進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警手段。使用 點(diǎn)式溫度傳感器采集溫度最切合實(shí)際，可以完成對(duì)礦用電力設(shè)備溫度檢測(cè)的基本需求。 ，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)輸送的溫度 數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃解析，以畫溫度曲線、預(yù)設(shè)最高上限溫度、查詢歷史記錄。在解決了溫度采集問題后還要解決數(shù)據(jù)傳輸問題，根據(jù)礦用電力設(shè)備的分布實(shí)際情況，使用傳統(tǒng)的有線傳輸方式并不能完成溫度監(jiān)測(cè)的目的，因此需采用無線傳輸，結(jié)合各自無線傳輸方式的特點(diǎn)，例如，成本，功耗，性能，效率等，決定使用 ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用電力設(shè)備溫度的在線監(jiān)測(cè)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)普通的傳感器節(jié)點(diǎn)模塊和 USB轉(zhuǎn)串口的擴(kuò)展板構(gòu)成，當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收集到傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息后，通過 UART口將信息輸送出來，然后通過電平轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)據(jù)傳送給 PC機(jī)進(jìn)行處理監(jiān)控。控制層設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖 23所示。 ZigBee技術(shù)是低速率無線局域網(wǎng)（ LRWPAN）的代表，ZigBee。分析詳解了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三個(gè)層次，依次介紹了現(xiàn)場(chǎng)層，控制層，管理層。 13 圖 33 系統(tǒng)總原理圖 14 圖 34 監(jiān)測(cè)終端硬件原理圖 復(fù)位電路使用的是低電平復(fù)位，復(fù)位電路的作用是為了保障在傳感器節(jié)點(diǎn)遭遇特殊情況時(shí)，如果軟件無法進(jìn)行復(fù)位加入網(wǎng)絡(luò)，可以使用復(fù)位按鍵進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。 其實(shí)物圖如圖 37 所示，其中底板的作用只是給協(xié)調(diào)器供電，相當(dāng)于電源模塊，這樣做的目的是為了將協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)分開體現(xiàn)無線的功能。 它的測(cè)溫范圍在 － 55℃ ～ +125℃ ，誤差為 1℃ ，可以由 +3+。 3.無線信號(hào)發(fā)收模塊。 19 圖 312 無線模塊 液晶顯示模塊使用的是 LCD12864， 中文字庫(kù)的 128X64 是一種具有 4位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192個(gè) 16*16點(diǎn)漢字，和 128個(gè) 16*8點(diǎn) ASCII字符集利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 軟件總統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 41 所示 。協(xié)議棧通過調(diào)用函數(shù) uint8ds18b20_main()來得到溫度信息，函數(shù) uint8 ds18b20_main()將溫度回調(diào)發(fā)給協(xié)調(diào)器接收。 圖 46 函數(shù)圖像 另外，為了方便查詢電力設(shè)備的運(yùn)行狀況，在上位機(jī)上設(shè)計(jì)了可供查看歷史數(shù)據(jù)的Excel表，如圖 47所示 。最開始，我們使用的 CC2530通信模塊的底板是自己焊的，可是由于電路圖過于繁瑣，我們焊出的第一塊板子并不能使用，但是我們沒有放棄，又焊了一塊底座，兩塊底座存在同樣的問題，只要 CC2530模塊插進(jìn)去，顯示燈就不亮了，問題不知道出在哪里，為此我們?nèi)ダ闲^(qū)找吳震學(xué)長(zhǎng)請(qǐng)教了多次，并沒有得到解決，萬般無奈之下，我們只有使用完整的 CC2530無線通信模塊。在上位機(jī)的制作和調(diào)試中，因?yàn)槲覀兪嵌帱c(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，起初我們收集到的溫度在上位機(jī)顯示在同一個(gè)表里 ，后來我們找學(xué)長(zhǎng)，學(xué)長(zhǎng)給我們講了一些方法，按照學(xué)長(zhǎng)的方法我們把兩個(gè)溫度的位數(shù)錯(cuò)開，就可以分別截取到正確的溫度。 本文主要 得出以下結(jié)論： （ 1）根據(jù)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)溫度的變化狀況，依據(jù)溫度與電力設(shè)備工作情況的關(guān)系，來分析判斷電力設(shè)備所處的工作情況，判斷是否正常工作，有無危險(xiǎn)。 30 （ 2）上位機(jī)顯示界面有待改善，我們?cè)O(shè)計(jì)的上位機(jī)界面比較簡(jiǎn)單，我覺得可以進(jìn)行美工讓其更美觀，最好是可以在一個(gè)界面不需要拖動(dòng)就可以清晰的顯示出溫度的實(shí) 施情況和變化曲線，我們的歷史數(shù)據(jù)是存在 EXCEL表格中，在界面中顯示的歷史數(shù)據(jù)并不能一直存在，會(huì)因?yàn)樾碌臄?shù)據(jù)而刷新，所以我覺得應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)可以永久保存歷史數(shù)據(jù)的界面，讓監(jiān)測(cè)人員更加清晰明了的明白設(shè)備的使用情況，以排除安全隱患。感謝我的同事和摯友對(duì)我的關(guān)心、支持和幫助，正式與他們的不斷交流、探討，使我對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在的故障現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)和分析，才得以完成此論文。 31 參考文獻(xiàn) [1] 岳宇君 ,曾維魯 .基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),20xx,4. 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