[實用新型]基于ZIGBEE的無線應變數據采集器

無效

• 申請號: 201020591640.1
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN201859535U
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 肖純;陳靜;陳編;劉江;袁佑新;譚思云;羅愛軍;李立巧;宋迪;胡珊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本實用新型涉及無線數據采集裝置，特別是一種基于ZIGBEE的無線應變數據采集器。

背景技術

結構健康監測技術是智能材料結構研究的一個重要分支。結構健康監測系統是基于仿生智能系統的一項重要運用，可以在線監測結構的“健康”狀態。通過埋入或表面粘貼的應變傳感器來感知和預報結構內部缺陷和損傷。

目前國內在橋梁結構健康監測的數據采集中，監測應變信號多，分布于整個大橋?，F多采用有線應變數據采集器，需布設有線數據采集設備，長電纜傳輸，成本高，抗干擾性能差。

目前也有無線應變數據采集器面市，并且申請了專利。例如：

專利“基于無線移動通信公網的數據采集裝置（CN2575920）”，通過無移動公網進行組網和通信，不通過計算機網絡線、電話線、電力線等線路形式進行組網和通信，解決了數據采集及控制系統對線路的依賴問題，避免了獨自建網和網絡重復建設帶來的巨大投資和浪費。

專利“多通道橋梁檢測無線數據采集裝置（CN201016973）“，充分利用已有的電路或各自單一的技術模塊，組合設計出具有獨特技術效果的檢測裝置，具有獨特設計的雙CPU和雙通信模塊，該裝置可在非工作狀態時處于“休眠”狀態，以保證長時間使用，并且可實時、實地對橋梁進行監測。

專利“無線數據采集裝置（CN201063646）”，可完成數據采集和發送工作，該裝置采集的數據通過GPRS網絡發送到監控中心，可以安裝到野外或無人值守的地方，監控中心可以放置在任何地方，不受時間空間限制；數據傳輸可靠，實時性高。

在以上無線數據采集裝置中，都是通過無移動公網（GPRS）進行組網和通信，在一定的要求下，采用此方式在數據傳輸可靠，實時性方面能滿足要求，但是隨著采集數據量大幅度增加，采集頻率加大，更高實時性要求的提出，GPRS已經不能勝任了。

隨著2006年性能更優越的無線通信方式——ZIGBEE的問市，以上條件能得到滿足，所以本實用新型采用ZIGBEE通信方式。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：針對傳統無移動公網（GPRS）的種種弊端，提供一種基于ZIGBEE的無線應變數據采集器，使得本裝置在單點覆蓋距離、網絡擴展性、電池壽命、傳輸速率、網絡結點數、聯網所需的時間等各方面的性能更加優越。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是：包括應變采集模塊、數字處理模塊和無線收發模塊，其中：應變采集模塊由應變橋、可編程模擬信號調節器和AD轉換器組成，通過與應變片相連的應變橋獲取應變片形變產生的電壓信號，經過可編程模擬信號調節器、AD轉換器處理后送入數字處理模塊；數字處理模塊設有核心部件處理器，經處理器處理后的數據通過USART接口傳送給無線收發模塊；無線收發模塊設有無線收發芯片，在無線收發芯片的輸出端加上功率增強電路，經無線收發芯片和功率增強電路處理后的數據由天線端按ZIGBEE協議發送到上位機。

所述處理器可以采用低功耗單片機MSP430F1222。

所述無線收發模塊，設有無線收發芯片和與該無線收發芯片信號相連的無線收發模塊復位電路及LED顯示電路，該無線收發芯片的輸出端通過一個匹配電路與功率增強電路的輸入端相連，功率增強電路的輸出端通過另一個匹配電路與天線相連。

所述功率增強電路可以采用射頻功放芯片CC2591。

所述上位機可以采用星型網絡控制中心。

本實用新型與現有技術相比具有如下的優點：

1.?將ZIGBEE無線傳感網絡技術應用于數據采集領域。克服傳統無移動公網（GPRS）在單點覆蓋距離、網絡擴展性、電池壽命、傳輸速率、網絡結點數、聯網所需的時間等各方面的性能不能滿足更高要求的種種弊端。

2.?應變采集模塊以可編程模擬信號調節器PGA309為核心，采用智能化的模擬和數字混合信號調理技術，相比傳統技術更智能化的解決了應變傳感器的溫度漂移和非線性等問題。

3.?本采集器能很好的解決數據丟包問題，將無線網絡數據傳輸不穩定的影響降至最低，相對于傳統技術是個突破。電路中增加射頻功放芯片CC2591，使得單點無線通信距離達到300m,，超越了常規無線通信距離只有幾十米的瓶頸。

4.?本采集器利用MSP430F1222為核心，采用電池供電，相對于傳統技術，更好的適應了野外惡劣的結構健康監測的環境。

附圖說明

圖1是基于ZIGBEE的無線應變數據采集器結構示意圖。