專(zhuān)利名稱(chēng)：泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置，尤其是水和污水處理過(guò)程中沉淀池泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置。
背景技術(shù)：
沉淀池是將水和污水中可沉降的固體物質(zhì)，在重力的作用下下沉，以達(dá)到與水分離目的的水處理構(gòu)筑物。為了保證出水水質(zhì)和回流污泥濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉淀池的沉淀污泥分布和排泥量的測(cè)量與控制，需對(duì)沉淀池的泥水界面數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。泥水界面數(shù)據(jù)是采用泥水界面計(jì)測(cè)量的，它具備傳感、變送、數(shù)據(jù)處理和顯示功能，并以標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流或串行接口通訊的形式輸出泥水界面數(shù)據(jù)。為了測(cè)量沉淀池全面的泥水界面數(shù)據(jù)和污泥分布情況，而不只是一個(gè)固定點(diǎn)上的泥水界面數(shù)據(jù)，需要將泥水界面計(jì)安裝在刮泥機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)桁架上，隨著刮泥機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到測(cè)量出連續(xù)的泥水界面分布的目的。由于泥水界面計(jì)隨刮泥機(jī)一起圍繞沉淀池中心旋轉(zhuǎn)，因此它所測(cè)量的泥水界面數(shù)據(jù)向水或污水處理廠控制系統(tǒng)的傳輸就存在一定的困難。周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)是通過(guò)安裝在沉淀池中間構(gòu)筑物上的集電環(huán)接點(diǎn)供電的，當(dāng)然泥水界面計(jì)的供電和數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題也可以采用集電環(huán)方式來(lái)解決，但這種方法也存在兩個(gè)問(wèn)題，一是因?yàn)槟嗨缑嬗?jì)對(duì)外輸出的泥水界面數(shù)據(jù)都是弱電信號(hào)，采用集電環(huán)傳輸?shù)男Ч容^差；二是已建成的沉淀池構(gòu)筑物一般不會(huì)留有多余的集電環(huán)接點(diǎn)可供傳輸泥水界面數(shù)據(jù)使用。為解決此問(wèn)題，有文獻(xiàn)提出了采用無(wú)線方式將泥水界面數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)的裝置，該裝置如附圖1所示，它包括無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送和無(wú)線數(shù)據(jù)接收兩個(gè)部分。無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送部分包括模擬量輸入模塊ADAM4012和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊ADAM4550，泥水界面計(jì)輸出的4～20mA泥水界面數(shù)據(jù)連接在ADAM4012的模擬量數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)其內(nèi)部電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，通過(guò)它的RS-485總線接口以串行數(shù)據(jù)的形式輸出到ADAM4550的RS-485總線接口，該模塊將輸入的串行數(shù)據(jù)以2.4GHz的無(wú)線傳輸方式發(fā)送到該系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)接收部分。無(wú)線數(shù)據(jù)接收部分包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊ADAM4550，其作用是將接收到無(wú)線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS-485總線上的串行數(shù)據(jù)，以有線形式傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中的上位計(jì)算機(jī)。該裝置主要有以下缺點(diǎn)①由于采用的模擬量輸入模塊和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊均為獨(dú)立的模塊，導(dǎo)致其設(shè)備復(fù)雜度、功耗及成本均較高；②無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的通信協(xié)議為設(shè)備廠家自定義的，通用性較差，不易于系統(tǒng)擴(kuò)展；③采用的各種模塊都只具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸功能，并不具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，一旦在無(wú)線傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的丟失。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的旨在解決現(xiàn)有泥水界面測(cè)量系統(tǒng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸裝置硬件結(jié)構(gòu)的不足，特別是存在可能產(chǎn)生測(cè)量數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，而提出一種采用標(biāo)準(zhǔn)ZigBee協(xié)議，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，通用性和開(kāi)放性好，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展，尤其對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)有一定的存儲(chǔ)能力，能夠有效地避免測(cè)量數(shù)據(jù)丟失的低功耗泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是該泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置包括泥水界面計(jì)、上位計(jì)算機(jī)、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊，該測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊由I/V變換電路、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的無(wú)線收發(fā)器組成，所述泥水界面計(jì)的模擬量信號(hào)輸出端通過(guò)該I/V變換電路與單片機(jī)的信號(hào)輸入通道連接，該單片機(jī)與該無(wú)線收發(fā)器之間通過(guò)SPI接口相連；該網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊由電平轉(zhuǎn)換芯片、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的無(wú)線收發(fā)器組成，該無(wú)線收發(fā)器與單片機(jī)之間通過(guò)SPI接口相連，該單片機(jī)的串行通信接口與電平轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)輸入端口相連，該電平轉(zhuǎn)換芯片的總線信號(hào)輸出端接至所述上位計(jì)算機(jī)。
與現(xiàn)有泥水界面無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸裝置相比，由于本實(shí)用新型所應(yīng)用的單片機(jī)技術(shù)構(gòu)成符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)，因此在泥水界面數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)的傳輸過(guò)程中，降低了數(shù)據(jù)傳輸裝置的設(shè)備復(fù)雜度、功耗和成本，具有很好的通用性和開(kāi)放性，便于測(cè)量系統(tǒng)的擴(kuò)展，特別是具備一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，能夠有效地避免測(cè)量數(shù)據(jù)的丟失。


圖1為現(xiàn)有泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖2及實(shí)施例詳述本實(shí)用新型。
如圖2所示，本實(shí)施例給出的泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸裝置由泥水界面計(jì)1、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊3、上位計(jì)算機(jī)4組成，該測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊2由I/V變換電路、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的2.4GHz無(wú)線收發(fā)器構(gòu)成，該網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊3由具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)、符合ZigBee協(xié)議的2.4GHz無(wú)線收發(fā)器和電平轉(zhuǎn)換芯片MAX485構(gòu)成。
本實(shí)施例中，該測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊中的單片機(jī)為PIC18F4620，無(wú)線收發(fā)器為集成有印刷電路板天線的CC2420，該電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX485。
其工作原理是泥水界面計(jì)1將泥水界面數(shù)據(jù)的4～20mA模擬量信號(hào)，經(jīng)I/V變換電路轉(zhuǎn)換成0～5V電壓信號(hào)后，輸入到PIC18F4620單片機(jī)的13個(gè)模擬輸入通道之一，本實(shí)施例中是將其輸入到模擬輸入通道2的端口(引腳RA2/AN2/VREF-)，再由PIC18F4620完成測(cè)量數(shù)據(jù)的組織和處理后，通過(guò)SPI串行外圍芯片接口的數(shù)據(jù)輸入輸出端(引腳RC4/SDI和RC5/SDO)連接2.46Hz無(wú)線收發(fā)器CC2420的數(shù)據(jù)輸入輸出端(引腳SI和SO)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)到無(wú)線收發(fā)器的數(shù)據(jù)傳送，再由CC2420將接收到的數(shù)據(jù)調(diào)制成2.4GHz無(wú)線信號(hào)發(fā)送出去；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊3的CC2420無(wú)線收發(fā)器將接收到的2.4GHz無(wú)線信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從中得出測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊2發(fā)送過(guò)來(lái)的泥水界面數(shù)據(jù)，該CC2420的SPI接口(引腳SI和SO)連接到PIC18F4620的SPI接口，將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到PIC18F4620單片機(jī)，該P(yáng)IC18F4620對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過(guò)與其SCI串行通信接口端(引腳RC6/TX和RC7/RX)相連接的MAX485芯片的輸入輸出端(引腳R和D)，將測(cè)量數(shù)據(jù)(TTL電平)傳輸?shù)組AX485芯片，經(jīng)MAX485芯片轉(zhuǎn)換成RS-485總線信號(hào)后，以有線串行通訊方式將泥水界面數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)中的上位計(jì)算機(jī)4。在此過(guò)程中，測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊2和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊3之間的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)遵循的是標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee協(xié)議，其軟件在PIC18F4620單片機(jī)內(nèi)的ZigBee協(xié)議棧的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)；另外，可以利用PIC18F4620芯片內(nèi)部的1024字節(jié)EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)信息存儲(chǔ)程序，在無(wú)線通訊的狀態(tài)不佳時(shí)暫存泥水界面數(shù)據(jù)，從而解決測(cè)量數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。
權(quán)利要求1.一種泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置，包括泥水界面計(jì)、上位計(jì)算機(jī)，其特征在于它還包括測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊，該測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊由I/V變換電路、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的無(wú)線收發(fā)器組成，所述泥水界面計(jì)的模擬量信號(hào)輸出端通過(guò)該I/V變換電路與單片機(jī)的信號(hào)輸入通道連接，該單片機(jī)與該無(wú)線收發(fā)器之間通過(guò)SPI接口相連；該網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊由電平轉(zhuǎn)換芯片、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的無(wú)線收發(fā)器組成，該無(wú)線收發(fā)器與單片機(jī)之間通過(guò)SPI接口相連，該單片機(jī)的串行通信接口與電平轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)輸入端口相連，該電平轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)輸出端接至所述上位計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置，其特征在于該測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊和該網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊的單片機(jī)為PIC18F4620，無(wú)線收發(fā)器為集成有印刷電路板天線的CC2420，該電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX485。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種沉淀池泥水界面測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸裝置，包括泥水界面計(jì)、上位計(jì)算機(jī)、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊，測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸模塊由I/V變換電路、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的無(wú)線收發(fā)器組成，泥水界面計(jì)信號(hào)輸出端通過(guò)I/V變換電路與單片機(jī)的信號(hào)輸入通道連接，單片機(jī)與該無(wú)線收發(fā)器之間通過(guò)SPI接口相連；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊由電平轉(zhuǎn)換芯片、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的單片機(jī)和符合ZigBee協(xié)議的無(wú)線收發(fā)器組成，該無(wú)線收發(fā)器與單片機(jī)之間通過(guò)SPI接口相連，該單片機(jī)的串行通信接口與電平轉(zhuǎn)換芯片的信號(hào)輸入端口相連，該電平轉(zhuǎn)換芯片的總線信號(hào)輸出端接至所述上位計(jì)算機(jī)。本裝置具備一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，能夠有效地避免測(cè)量數(shù)據(jù)的丟失。
文檔編號(hào)G08C19/00GK2867490SQ20062002345
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者孫進(jìn)生, 劉利平, 王寧 申請(qǐng)人:河北理工大學(xué)