[發明專利]基于混雜現場總線技術的化工安全監控系統

無效

• 申請號: 201110166390.6
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102223274A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 蔣鵬;吳斌
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04W84/18;G05B19/418
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.基于混雜現場總線技術的化工安全監控系統，包括ZigBee網絡和CAN總線協議轉換器、CAN總線傳感器節點、隨身無線傳感器節點和便攜式無線傳感器節點，其特征在于：

所述ZigBee網絡和CAN總線協議轉換器包括第一電源管理模塊、第一ZigBee無線通信模塊、第一CAN傳輸模塊、第一處理器模塊；

所述的第一電源管理模塊包括鋰電池、5V電壓轉換電路、3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路；鋰電池JS-7.4V-2.2AH輸出電壓為7.4V，通過電壓轉換電路輸出5V、3.3V和1.8V電壓，為協議轉換器上的其他模塊供電；

所述的第一ZigBee無線通信模塊，型號為HZ2012，用于協議轉換器和隨身無線傳感器節點、便攜式無線傳感器節點間的通信；

所述的第一CAN傳輸模塊由CAN收發器TJA1040T、高速光耦6N137、電源隔離單元B0505S組成；電源隔離單元的輸出供CAN收發器和高速光耦使用；CAN收發器與高速光耦相互連接，作為節點和CAN總線間的傳輸通道；

所述的第一處理器模塊采用LPC2109低功耗處理器，其CAN接口與第一CAN傳輸模塊相連；通用異步收發接口與ZigBee無線通信模塊相連，第一處理器模塊用于控制CAN總線、ZigBee網絡間數據的轉發；

所述CAN總線傳感器節點包括第二電源管理模塊、第一環境參數采集模塊、第二CAN傳輸模塊、第二處理器模塊；

所述的第二電源管理模塊包括鋰電池、5V電壓轉換電路、3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路；鋰電池JS-7.4V-2.2AH輸出電壓為7.4V，通過電壓轉換電路輸出5V、3.3V和1.8V電壓，為CAN總線傳感器節點上的其他模塊供電；

第一環境參數采集模塊由數字式氣壓傳感器MS5607和數字式溫濕度傳感器SHT21組成，用于完成氣壓、溫度、濕度的數據采集；

第二CAN傳輸模塊由CAN收發器TJA1040T、高速光耦6N137、電源隔離單元B0505S組成；電源隔離單元的輸出供CAN收發器和高速光耦使用；CAN收發器和高速光耦相互連接，作為節點和CAN總線間的傳輸通道；

第二處理器模塊采用LPC2109低功耗處理器，其CAN接口與第二CAN傳輸模塊相連；串行外設接口與數字式氣壓傳感器相連；I²C總線接口與數字式溫濕度傳感器相連；第二處理器模塊用于控制本節點與CAN總線上其他節點間的通信；以及控制環境參數采集模塊，并且對采集到的環境參數進行簡單的分析和處理；

所述隨身無線傳感器節點包括第三電源管理模塊、參數采集模塊、第二ZigBee無線通信模塊、GPS定位模塊、第三處理器模塊；

所述的第三電源管理模塊包括鋰電池、5V電壓轉換電路、3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路；鋰電池JS-7.4V-2.2AH輸出電壓為7.4V，通過電壓轉換電路輸出5V、3.3V和1.8V電壓，為隨身無線傳感器節點上的其他模塊供電；

參數采集模塊由數字式氣壓傳感器MS5607、數字式溫濕度傳感器SHT21、生理信息采集儀OEM001組成，用于完成氣壓、溫度、濕度、體溫、血氧飽和度、脈搏的數據采集；

第二ZigBee無線通信模塊HZ2012，用于節點與ZigBee網絡和CAN總線協議轉換器、便攜式無線傳感器間的通信；

GPS定位模塊包括SPI/UART轉換電路和GPS模塊QE-GPS91；SPI/UART轉換電路的核心為SC16IS750芯片，用于將第三處理器模塊的SPI接口轉換為UART接口，該轉換電路的UART接口和GPS模塊相連，通過GPS模塊來獲取人員位置信息；

第三處理器模塊采用LPC2109低功耗處理器，其兩個SPI接口分別接GPS定位模塊、數字式氣壓傳感器；I²C接口和溫濕度傳感器相連；兩個UART接口分別與生理信息采集儀、第二ZigBee無線通信模塊相連；第三處理器模塊用于控制節點ZigBee無線通信模塊與ZigBee網絡和CAN總線協議轉換器、便攜式無線傳感器節點間的通信，以及控制參數采集模塊和GPS定位模塊，并對獲取的參數作簡單的分析和處理；

所述便攜式無線傳感器節點包括第四電源管理模塊、第二環境參數采集模塊、第三ZigBee無線通信模塊、第四處理器模塊；

所述的第四電源管理模塊包括鋰電池、5V電壓轉換電路、3.3V電壓轉換電路、1.8V電壓轉換電路；鋰電池JS-7.4V-2.2AH輸出電壓為7.4V，通過電壓轉換電路輸出5V、3.3V和1.8V電壓，為便攜式無線傳感器節點上的其他模塊供電；

所述的第二環境參數采集模塊由數字式氣壓傳感器MS5607、數字式溫濕度傳感器SHT21組成，用于完成氣壓、溫度、濕度的數據采集；

所述的第三ZigBee無線通信模塊HZ2012，用于節點與ZigBee網絡和CAN總線協議轉換器、隨身無線傳感器節點間的通信；

所述的第四處理器模塊采用LPC2109低功耗處理器，其CAN接口和CAN傳輸模塊相連；SPI接口和數字式氣壓傳感器相連；I²C接口和溫濕度傳感器相連；UART接口和第四ZigBee無線通信模塊相連；處理器模塊用于控制節點ZigBee無線通信模塊與ZigBee網絡和CAN總線協議轉換器、隨身無線傳感器節點間的通信，以及控制環境參數采集模塊，并對獲取的參數作簡單的分析和處理。