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摘 要 ：提出了一种基于ZigBee的分布式拉压力监测系统.系统由拉压力检测装置、网状ZigeBee网络和上位机组成.设计并实现了的系统硬件和软件.该系统具有良好的环境适应性和柔性,可以根据监测要求和现场环境调整网络节点的数量,以实现有效的监测.实验验证了系统的可行性和有效性.

关 键 词 ：ZigBee 拉压力 监测 分布式

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0053-02

1.引言

分布式拉压力监测在工程实践和科研中有着比较广泛的应用.例如,矿井下工作面的压力监测[1]、液压支架的受力情况监测[2]、大型结构如桥梁状态的监测[3]、大型飞机机翼的检修与维护中拉压力的测量[4]等.

传统的分布式拉压力检测系统主要是通过CAN总线将各个拉压力测量节点与上位机连接,实现测量数据的上传.然而,在许多工业现场,由于环境较为复杂,CAN总线的使用受到较大的限制,且扩展不灵活.ZigBee技术具有传输距离远、功耗低、自组网等特点[5],能够适应工业现场复杂环境中多节点数据远距离传输的要求.

本文提出并实现了一种基于ZigBee无线网络的分布式拉压力监测系统,该系统由拉压力检测装置、网状ZigBee无线网络和上位机等组成.设计了系统硬件和软件,并进行了实验验证.

2.系统整体结构

本文设计的基于ZigBee的分布式拉压力监测系统如图1所示,由拉压力检测装置、网状ZigBee无线网络和上位机等组成.拉压力检测装置中的拉压力传感器测量被测对象所受的拉力或压力,测量结果经由ZigBee终端设备,通过网状ZigBee网络,由ZigBee协调器通过RS232总线上传至上位机.

3.拉压力检测装置

如图2所示,拉压力检测装置由ZLBM12120012拉压力传感器及其配套变送器,CC2530PA01ZigBee无线传输模块,ATmega16单片机等组成.

ZLBM12120012拉压力传感器采集的拉压力信号经变送器后转换为0～5V标准电压信号,该信号由ATmega16单片机接收,通过其内部的A/D转换器转换为数字信号,并变换为相应的拉压力值,通过ZigBee终端设备上传.ZigBee终端设备采用成都无线龙科技集团的CC2530PA01ZigBee无线通讯模块.

4.ZigBee无线网络设计

本文采用网状ZigBee无线网络结构,其结构框图如图3所示.其中,ZigBee终端设备在拉压力检测装置中,将测量的拉压力数据发送给ZigBee路由器或ZigBee协调器.在ZigBee无线网络中,路由器与路由器,路由器与协调器之间能够进行双向通讯.距离协调器较远的终端设备发送的数据可经由多个路由器传递给协调器.所有数据在协调器汇总后,通过RS232总线发送给上位机,最终显示给用户.由于ZigBee网络具有自组网的特点,用户能够随时向网络中添加或移除终端设备和路由器,这使得此ZigBee无线网络具有较强的可扩展性和环境适应性[6].