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基于ZigBee白
的实验室环境监测系统设计
郝兴浩矫乐苗卓
（沈阳理工大学，辽宁沈阳110000）
科技论坛
摘要：针对实验室环境中安全监测需求的加强，提出了一种基于ZigBee的实验室环境监测系统，使传感器节点采集的温湿度、红外线等信息能够通过上位机分类存储到数据库，再通过统计与处理，在网页上呈现出无线传感器网络拓扑图和各类数据的综合显示，最终实现远程监测。当温湿度超出闽值或探测到人体红外，传感器节点会发送特殊数据包，上位机拆包分析后，将报警数据存储到警报数据表（AlertTable),在页面显示报警信息。
关键词：无线传感器网络；ZigBee；实验室环境；报警
ZigBee是-一种无线自组网通信技术，具有短距离、低功耗、低数
采集以及红外报警的监测系统。数据采集部分主要由各类传感器、
据传输速率等特点。ZigBee作为-种高性能无线传感器网络（WSN）
节点（从逻辑功能上分为：协调器节点、路由节点、终端节点)组成，
技术，具有覆盖区域大、监测精度好、部署速度快等优点，可以弥补有线监测系统中数据传输带来的一系列问题，使得特殊场合的远程数据监测更加方便和准确。本文开发了一个基于ZigBee技术的实验室环境温湿度及红外报警的监测系统，系统主要包括无线传感器网络的硬件及软件设计、上位机设计、数据库设计以及监测网站设计几个部分。其中，无线传感器网络的无线通信模块软件设计是整个系统的关键部分，是实现无线数据采集系统的先决条件。下面主要对MSN系统总体结构设计、节点硬件和软件设计、数据库设计以及网站功能设计进行重点介绍。
1系统总结构设计
本文基于ZigBee技术搭建了一个适用于实验室环境的温湿度
表1冷干机漏气故障原因及现象汇总表
序号
2 号
原因正常运行
诺行状志 A塔筛行 B塔运行正常停运
IA阀门算常
B网门异常
RA阀门异常
RB阀门异书
A塔行 B塔送行异常停适 A塔适行 B路运行需如等者 A端据行 B堵送行异常停适 A塔运行 B路运行异常停运
A 开关办
开开开关
开美开开关关
RA B
关关开开
关美关
开
关开
关邢关
美开开开美开开
RB 开关关开关关
开开
开开
著压力
馨压力
A
(MPe)
0.6 e 0.6 0.6 0.4 0 0.4 o 0 0.4 0 0 0.6 0.4 0
(MPa)
o 0.6 0.6
0.4 0 0.4 0.6 0 0.4 0.6 0 0 0.4
表2气源改造后不同状态下设备停运后的现象
教障原因
正常停 IA阀门异帝 B阀门异常
3
4
RA阀门异常 RBA门异书
A 开开开开开
1B 开开
RA 关关关开关
RB 美关美美开
A压力(MPa）B
馨医力
(MPa) 0.6
0.6 0.6 0.6 o o
0.6 0.6 0 o
停运，阀门状态不会发生改变，A、B塔压力显示为0。如等到系统倒换至 A塔运行后，系统恢复正常，A塔压力达到0.6MPa,B塔压力为0。IA、 RB阀门开启，IB、RA阀门关闭。
根据不同阀门的故障造成的不同现象，表1将正常状态及异常状态下的不同现象进行归纳总结，方便故障时进行快速排查。即便故障发
万方数据
主要负责对环境数据的实时采集、转换、传输。数据的存储主要由上位机来完成，通过监控PC端USB口，对协调器收到的数据包进行拆分解析，再分类保存到数据库。数据统计监测及报警部分由数据库和网站构成，主要负责数据的存储、显示、查询、红外报警及节点故障报警。而监测人员可以通过远端手机登录网站服务器，从而实现对实验室环境的直观监测。
2节点总体设计
在本设计方案中无线传感器网络节点主要由传感器模块、数据处理模块、通信模块和电源模块四个部分组成。
传感器模块有高精温湿度传感器和红外线传感器，负责采集实验室被监控区域中的温湿度数据及探测并采集人体红（转下页）生时设备紧急倒运，也可以根据异常停运时阀门的状态判断出是具体哪个阀门发生故障。
5处理措施
根据故障现象判断出具体的故障阀门后，我们要采取具体的处理措施。通常阀门故障可能的原因有以下几种：a阀体损坏：b气缸损坏;c 气源管路堵塞；d电磁阀组件故障；e气源压力不足。
对于前四种原因，分别需要更换相应的阀体、气缸、气源管或电磁阀。对于气源压力不足的现象，则需要检查阀门气源的接入点，必要时进行改造。图2指出了乌沙山电厂气源管改造前后冷干机气动阀的气源接入点。原先气源接在干燥系统之前，改造后接到了冷干机除尘过滤器之后。
改造前，气源在干燥系统之前，气源负荷受到空压机加卸载的影响，存在气源不足的可能性，会造成阀门动作故障。改造后的气源布置在后端，气源压力很稳定，不会受空压机加卸载的影响。即便系统故障停运，也能够保证有足够的气源供阀门动作。此外，异常停运之后，四个阀门的状态较改造前有所不同。表2是气源改造后，异常停运时的阀门状态和A、B塔压力。
同时，后端的空气经过干燥系统和除尘过滤器的处理后，品质更好，
能有效延长气缸的使用寿命，同时，还能减少气源管的堵塞。 6结论
运行中的冷干机发生漏气会造成输灰系统输灰不惕，气动阀门故障等各种问题，给工业生产造成极大的压力。故障发生时，应第一时间赶到现场观察各个阀门的状态。如果因为设备紧急倒换错过判断故障的第一时间，可以根据停运时4个气动阅门的状态来进行判断。同时，也可以将该设备重新启动，观察运行，进一步确认故障原因。专业人员要根据发生故障时的具体现象，准确判断出具体是哪个阀门发生了故障，并对阀门和相应的气源管路系统进行检查和处理。同时，建议将冷干机气动阀门的用气从前端供气改成后端供气，确保拥有高品质的稳定气源。
参考文献
[1]于振东.优化改造冷干机管道提高供气压力仍科技视界，2012,(35)： 138。
作者简介：莫臻峰(1986-)，男，浙江宁波人，工程师，从事发电厂除尘技术和管理工作。