[發明專利]基于無線傳感器網絡的分布式鈞瓷窯溫監測系統及方法

在審

• 申請號: 201310258970.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103561046A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王廣君;張鵬鍇;張懷;郝玉君;曾旭明;鮑衛崗;冀連杰;鄒琴
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G08C17/02;H04W84/18;G01K7/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于智能監控領域，主要涉及適用于分布式鈞瓷窯溫環境參數的在線監控系統與方法。?

背景技術

智能監控系統設計是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。傳感器技術、微機電系統、現代網絡和無線通信等技術的進步，推動了智能控制系統發展。智能控制系統具有十分廣闊的應用前景，能應用于軍事國防、工農業控制、城市管理、生物醫療、環境檢測、搶險救災、危險區域遠程控制等領域，已經引起了許多國家學術界和工業界的高度重視，被認為是對21世紀產生巨大影響力的技術之一。

溫度控制是現代控制技術的一大重要組成部分，許多物理化學反應過程都和溫度有著密切關系。鈞瓷高溫窯是溫度控制需求較高的地方，自古便有“神仙燒窯紅，十窯九不成”之說，就是用來描述鈞瓷燒制難度之大。器物上呈現的窯變色澤，不僅受原料、燃料、釉料等內在條件的影響，還受溫度、風向、氣候等外界自然條件的影響，其中尤其對溫度要求甚高，以往燒制鈞瓷多是人為憑借燒制經驗來調節溫度，燒制成功率不高，如果能夠將最佳的經驗溫度數據加以保存，在后續的燒制中，由設備自動調節實際溫度，讓其不斷逼近最佳經驗溫度，實現鈞瓷窯溫的實時監控，就可以大大提高鈞瓷燒制的成功率。

近年來，無線傳感網絡技術正在蓬勃發展，將無線傳感器網絡技術應用于環境監測是熱點之一，由于無線傳感器網絡的自組織特性和節點設計的微型化、低成本和低功耗，將無線傳感器網絡技術應用于鈞瓷窯溫環境數據采集中，可以實現對環境中溫度參量的多點同時采集，能夠更好的監測整個瓷窯個點的溫度變化趨勢，從而很好的控制窯瓷燒制過程中的溫度值，提高窯瓷燒制的成功率，實現鈞瓷燒制的科學化管理。?

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有陶瓷燒制過程中溫度參量監測技術的不足，為陶瓷燒制窯過程中溫度控制提供了一種基于無線傳感器網絡的分布式鈞瓷窯溫監測系統及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種基于無線傳感器網絡的分布式鈞瓷窯溫監測系統，包括無線傳感器網絡節點和本地監控中心，所述無線傳感器網絡節點分布在瓷窯周圍，包括溫度傳感器終端節點、路由器節點和網關節點，節點之間相互連接組成無線傳感器網絡，所述網關節點通過串口線與所述本地監控中心連接；

所述網關節點從所述本地監控中心獲取數據采集指令，并直接或者通過所述路由傳感器節點向所述溫度傳感器終端節點廣播所述數據采集指令；

所述溫度傳感器終端節點根據所述數據采集指令采集瓷窯的溫度值，并直接發送或者通過所述路由器節點發送給所述網關節點；

所述網關節點將接收的網絡溫度數據包發送給所述本地監控中心；

所述本地監控中心解析所述網絡溫度數據包，并根據解析結果實時繪制瓷窯溫度三維分布圖，并將解析后的溫度數據與預設閾值進行比較，若超出預設閾值則發出報警提示。

本發明所述的系統中，該系統還包括遠程監控中心，所述監控中心通過因特網與遠程監控中心連接。

本發明所述的系統中，所述溫度傳感器終端節點包括溫度傳感器功能模塊、控制與通信模塊和電源模塊；

所述溫度傳感器功能模塊包括熱電偶和信號調理電路；所述信號調理電路將所述熱電偶輸出的信號轉換為可供模數轉換電路采集的模擬電壓信號；

所述控制與通信模塊包括模數轉換電路、溫控驅動電路、主處理器、無線通信電路和天線；所述模數轉換電路將所述模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，并發送給所述主處理器；所述主處理器將所述數字電壓信號通過分析處理轉換為相應的溫度值，并將該溫度值與預設值比較，根據比較結果來控制所述溫控驅動電路，并將該溫度值打包為單節點網絡溫度數據包發送給所述無線通信模塊，以通過所述無線通信電路處理后送交所述天線發送給所述路由器節點。

本發明所述的系統中，所述的路由器節點包括控制與通信模塊和電源模塊；所述控制與通信模塊包括主處理器和無線通信電路，無線通信電路的通過天線輸出信號，同時無線通信電路可接收和解析來自天線的信號；所述電源模塊由電池和直流變壓電路組成，為所述控制與通信模塊供電。

本發明所述的系統中，所述網關節點包括控制與通信模塊和電源模塊；所述控制與通信模塊包括天線、無線通信電路、主處理器、串口通信電路，所述無線通信電路與天線連接，所述無線通信電路和所述串口通信電路均與所述主處理器連接；所述串口通信電路與所述本地監控中心連接；電源模塊由電池和直流變壓電路組成，為所述控制與通信模塊供電。

本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是：