[实用新型]一种基于ZigBee的分布式数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集系统，具体为一种基于ZigBee的分布式数据采集系统。

背景技术

数据采集是对一个或多个信号获取对象信息的过程，数据采集系统可实现实验室或现场实时数据采集、自动存储记录、信号预处理、即时显示、即时状态分析、自动传输等功能。目前常用的数据采集系统可分为有线方式和无线方式。有线的数据采集系统需要事先人工布线进行各个节点连接，而随着生产力技术的发展，工业生产中的生产设备分布越来越分散，分布的地域也越来越广，对处于高温和高压等恶劣环境下的设备进行现场数据采集和维护是比较困难和危险的，需要投入大量的人力成本和财力资源，这些状况在很大程度上制约着企业的发展和生产效益的提高。

无线数据采集是利用无线数据采集模块或设备，将工业现场的传感器输出的电压、电流等物理量进行实时采集和处理。对于基于无线传感器网络技术ZigBee的数据采集系统，它采用了无线传输方式来构建相应的无线传感器网络，它是一种低功耗无线自组织网络，对于网络节点采用电池供电，可持续工作半年至一年之久，甚至更长时间；并且节点之间可以实现自组网功能，网络节点可随时加入或退出网络，并不影响其它节点工作。基于ZigBee分布式的数据采集系统非常适用于工业现场的分布式数据采集，能够较好地解决有线方式存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于ZigBee的分布式数据采集系统，节点分散布置于监测点，数据采集节点可实现模拟量和开关量的采集，所有节点之间通过多跳的方式进行数据传输，并通过ZigBee无线传感器网络将数据上传至汇集节点。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

基于ZigBee的分布式数据采集系统包括一个汇集节点和N个数据采集节点，N的范围为8到1024，数据采集节点分散布置于监测点，数据采集节点通过电压调理电路采集电压信号，并通过A/D转换器将电压模拟信号转换为数字信号，通过开关量隔离电路采集外部开关量，然后通过ZigBee无线传感器网络将数据上传至汇集节点。

所述的基于ZigBee的分布式数据采集系统，其特征在于：所述ZigBee无线传感器网络采用CC2530芯片构建。

所述的基于ZigBee的分布式数据采集系统，其特征在于：所述电压调理电路由集成运算放大器构成，输入电压为0～5V，输出电压为0～2.5V。

所述的基于ZigBee的分布式数据采集系统，其特征在于：所述A/D转换器采用CC2530芯片内部集成A/D转换器。

所述的基于ZigBee的分布式数据采集系统，其特征在于：所述开关量隔离电路采用光耦隔离实现。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型采用基于ZigBee无线传感器网络实现的分布式数据采集系统，相比有线网络，基于ZigBee的分布式数据采集系统为低功耗网络，可用电池长期供电，每个数据采集节点安放位置更加灵活，无需预先布线。相比与传统轮询机制的通信方式，基于ZigBee的分布式数据采集系统每个数据采集节点可随时加入或退出网络，系统可自组网实现数据传输，且节点可通过多跳的方式进行数据传输，网络覆盖范围更大。

附图说明

图1为本实用新型的基于ZigBee的采集节点网络结构图。

图2为本实用新型的数据采集节点电路结构图。

图3为本实用新型的数据采集节点电压调理电路。

图4为本实用新型的数据采集节点光耦隔离电路。

具体实施方式

本实施例网络结构图如图1所示，数据采集节点电路结构如图2所示，基于ZigBee的分布式数据采集系统包括一个汇集节点1和N个数据采集节点2，N的范围为8到1024。数据采集节点2由控制模块3，电压调理电路4和光耦隔离电路5构成。数据采集节点2通过电压调理电路4将外部输入电压变换为适合A/D采样的电压范围，并通过控制模块3内部的A/D转换器将模拟电压信号转换为数字信号，通过光耦隔离电路5进行外部输入的开关量信号进行光电隔离，并通过控制模块3内部的I/O端口采集外部开关量。然后数据采集节点通过ZigBee无线传感器网络将数据上传至汇集节点。ZigBee无线传感器网络采用CC2530芯片构建，所有节点之间采用ZigBee协议通过多跳的方式进行数据传输，未进行数据采集或传输时，节点处于休眠状态以降低功耗。汇聚节点负责接收所有节点上传的数据，汇集节点可将接收到的数据通过CC2530的串口与上位机进行通信，可将数据上传到上位机。