泥水界面測量數據的無線傳輸裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種沉淀池泥水界面測量數據的無線傳輸裝置，包括泥水界面計、上位計算機、測量數據傳輸模塊和網絡協調器模塊，測量數據傳輸模塊由Ｉ／Ｖ變換電路、具有數據存儲功能的單片機和符合ＺｉｇＢｅｅ協議的無線收發器組成，泥水界面計信號輸出端通過Ｉ／Ｖ變換電路與單片機的信號輸入通道連接，單片機與該無線收發器之間通過ＳＰＩ接口相連；網絡協調器模塊由電平轉換芯片、具有數據存儲功能的單片機和符合ＺｉｇＢｅｅ協議的無線收發器組成，該無線收發器與單片機之間通過ＳＰＩ接口相連，該單片機的串行通信接口與電平轉換芯片的信號輸入端口相連，該電平轉換芯片的總線信號輸出端接至所述上位計算機。本裝置具備一定的數據存儲能力，能夠有效地避免測量數據的丟失。（*該技術在2016年保護過期，可自由使用*）

Wireless transmission device for mud water interface measurement data

The utility model relates to a wireless transmission device for sedimentation tank water interface measurement data, including water meter, computer interface, data transmission module and network coordinator module, data transmission module is composed of a single chip I / V converter circuit, has the function of data storage and wireless transceiver with ZigBee protocol, mud interface meter connected with the signal output end through the signal input channel I / V converter circuit with MCU, between the MCU and the wireless transceiver is connected through the SPI interface; the network coordinator module by the level conversion chip, with data storage function and MCU with ZigBee protocol wireless transceivers, between the wireless transceiver connected to the microcontroller through the SPI interface the serial communication interface, and the level of conversion of MCU core The bus signal output terminal of the level conversion chip is connected to the upper computer. The device has a certain data storage capacity, can effectively avoid the loss of measurement data.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種測量數據的無線傳輸裝置，尤其是水和污水處理過程中沉淀池泥水界面測量數據的無線傳輸裝置。
技術介紹
沉淀池是將水和污水中可沉降的固體物質，在重力的作用下下沉，以達到與水分離目的的水處理構筑物。為了保證出水水質和回流污泥濃度，實現對沉淀池的沉淀污泥分布和排泥量的測量與控制，需對沉淀池的泥水界面數據進行實時測量。泥水界面數據是采用泥水界面計測量的，它具備傳感、變送、數據處理和顯示功能，并以標準4～20mA電流或串行接口通訊的形式輸出泥水界面數據。為了測量沉淀池全面的泥水界面數據和污泥分布情況，而不只是一個固定點上的泥水界面數據，需要將泥水界面計安裝在刮泥機的鋼結構桁架上，隨著刮泥機的轉動而達到測量出連續的泥水界面分布的目的。由于泥水界面計隨刮泥機一起圍繞沉淀池中心旋轉，因此它所測量的泥水界面數據向水或污水處理廠控制系統的傳輸就存在一定的困難。周邊傳動刮泥機是通過安裝在沉淀池中間構筑物上的集電環接點供電的，當然泥水界面計的供電和數據傳輸問題也可以采用集電環方式來解決，但這種方法也存在兩個問題，一是因為泥水界面計對外輸出的泥水界面數據都是弱電信號，采用集電環傳輸的效果比較差；二是已建成的沉淀池構筑物一般不會留有多余的集電環接點可供傳輸泥水界面數據使用。為解決此問題，有文獻提出了采用無線方式將泥水界面數據傳輸到上位計算機的裝置，該裝置如附圖1所示，它包括無線數據發送和無線數據接收兩個部分。無線數據發送部分包括模擬量輸入模塊ADAM4012和無線數據收發模塊ADAM4550，泥水界面計輸出的4～20mA泥水界面數據連接在ADAM4012的模擬量數據輸入端，經其內部電路進行A/D轉換后，通過它的RS-485總線接口以串行數據的形式輸出到ADAM4550的RS-485總線接口，該模塊將輸入的串行數據以2.4GHz的無線傳輸方式發送到該系統的無線數據接收部分。無線數據接收部分包括無線數據收發模塊ADAM4550，其作用是將接收到無線數據轉換成RS-485總線上的串行數據，以有線形式傳輸到控制系統中的上位計算機。該裝置主要有以下缺點①由于采用的模擬量輸入模塊和無線數據收發模塊均為獨立的模塊，導致其設備復雜度、功耗及成本均較高；②無線數據收發模塊的通信協議為設備廠家自定義的，通用性較差，不易于系統擴展；③采用的各種模塊都只具有簡單的數據轉換和傳輸功能，并不具備數據存儲功能，一旦在無線傳輸過程中出現問題就會造成測量數據的丟失。
技術實現思路
本技術的專利技術目的旨在解決現有泥水界面測量系統無線數據傳輸裝置硬件結構的不足，特別是存在可能產生測量數據丟失的問題，而提出一種采用標準ZigBee協議，具有結構簡單、成本低，通用性和開放性好，便于系統的擴展，尤其對測量數據有一定的存儲能力，能夠有效地避免測量數據丟失的低功耗泥水界面測量數據的無線傳輸裝置。實現上述專利技術目的的技術方案是該泥水界面測量數據的無線傳輸裝置包括泥水界面計、上位計算機、測量數據傳輸模塊和網絡協調器模塊，該測量數據傳輸模塊由I/V變換電路、具有數據存儲功能的單片機和符合ZigBee協議的無線收發器組成，所述泥水界面計的模擬量信號輸出端通過該I/V變換電路與單片機的信號輸入通道連接，該單片機與該無線收發器之間通過SPI接口相連；該網絡協調器模塊由電平轉換芯片、具有數據存儲功能的單片機和符合ZigBee協議的無線收發器組成，該無線收發器與單片機之間通過SPI接口相連，該單片機的串行通信接口與電平轉換芯片的信號輸入端口相連，該電平轉換芯片的總線信號輸出端接至所述上位計算機。與現有泥水界面無線數據傳輸裝置相比，由于本技術所應用的單片機技術構成符合ZigBee標準，因此在泥水界面數據向控制系統的傳輸過程中，降低了數據傳輸裝置的設備復雜度、功耗和成本，具有很好的通用性和開放性，便于測量系統的擴展，特別是具備一定的數據存儲能力，能夠有效地避免測量數據的丟失。附圖說明圖1為現有泥水界面測量數據無線傳輸裝置結構示意圖。圖2為本技術的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖2及實施例詳述本技術。如圖2所示，本實施例給出的泥水界面測量數據無線傳輸裝置由泥水界面計1、測量數據傳輸模塊2、網絡協調器模塊3、上位計算機4組成，該測量數據傳輸模塊2由I/V變換電路、具有數據存儲功能的單片機和符合ZigBee協議的2.4GHz無線收發器構成，該網絡協調器模塊3由具有數據存儲功能的單片機、符合ZigBee協議的2.4GHz無線收發器和電平轉換芯片MAX485構成。本實施例中，該測量數據傳輸模塊和網絡協調器模塊中的單片機為PIC18F4620，無線收發器為集成有印刷電路板天線的CC2420，該電平轉換芯片為MAX485。其工作原理是泥水界面計1將泥水界面數據的4～20mA模擬量信號，經I/V變換電路轉換成0～5V電壓信號后，輸入到PIC18F4620單片機的13個模擬輸入通道之一，本實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完成測量數據的組織和處理后，通過SPI串行外圍芯片接口的數據輸入輸出端(引腳RC4/SDI和RC5/SDO)連接2.46Hz無線收發器CC2420的數據輸入輸出端(引腳SI和SO)，實現單片機到無線收發器的數據傳送，再由CC2420將接收到的數據調制成2.4GHz無線信號發送出去；網絡協調器模塊3的CC2420無線收發器將接收到的2.4GHz無線信號進行解調，從中得出測量數據傳輸模塊2發送過來的泥水界面數據，該CC2420的SPI接口(引腳SI和SO)連接到PIC18F4620的SPI接口，將測量數據輸入到PIC18F4620單片機，該PIC18F4620對接收到的數據進行處理后，通過與其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)，將測量數據(TTL電平)傳輸到MAX485芯片，經MAX485芯片轉換成RS-485總線信號后，以有線串行通訊方式將泥水界面數據傳送到控制系統中的上位計算機4。在此過程中，測量數據傳輸模塊2和網絡協調器模塊3之間的無線數據收發遵循的是標準的ZigBee協議，其軟件在PIC18F4620單片機內的ZigBee協議棧的基礎上進行開發；另外，可以利用PIC18F4620芯片內部的1024字節EEPROM數據存儲器開發信息存儲程序，在無線通訊的狀態不佳時暫存泥水界面數據，從而解決測量數據丟失的問題。權利要求1.一種泥水界面測量數據的無線傳輸裝置，包括泥水界面計、上位計算機，其特征在于它還包括測量數據傳輸模塊和網絡協調器模塊，該測量數據傳輸模塊由I/V變換電路、具有數據存儲功能的單片機和符合ZigBee協議的無線收發器組成，所述泥水界面計的模擬量信號輸出端通過該I/V變換電路與單片機的信號輸入通道連接，該單片機與該無線收發器之間通過SPI接口相連；該網絡協調器模塊由電平轉換芯片、具有數據存儲功能的單片機和符合ZigBee協議的無線收發器組成，該無線收發器與單片機之間通過SPI接口相連，該單片機的串行通信接口與電平轉換芯片的信號輸入端口相連，該電平轉換芯片的信號輸出端接至所述上位計算機。2.根據權利要求1所述的泥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種泥水界面測量數據的無線傳輸裝置，包括泥水界面計、上位計算機，其特征在于它還包括測量數據傳輸模塊和網絡協調器模塊，該測量數據傳輸模塊由Ｉ／Ｖ變換電路、具有數據存儲功能的單片機和符合ＺｉｇＢｅｅ協議的無線收發器組成，所述泥水界面計的模擬量信號輸出端通過該Ｉ／Ｖ變換電路與單片機的信號輸入通道連接，該單片機與該無線收發器之間通過ＳＰＩ接口相連；該網絡協調器模塊由電平轉換芯片、具有數據存儲功能的單片機和符合ＺｉｇＢｅｅ協議的無線收發器組成，該無線收發器與單片機之間通過ＳＰＩ接口相連，該單片機的串行通信接口與電平轉換芯片的信號輸入端口相連，該電平轉換芯片的信號輸出端接至所述上位計算機。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫進生，劉利平，王寧，
申請(專利權)人：河北理工大學，
類型：實用新型
國別省市：13[中國|河北]