導語：探討自燃物料危險性監測系統的開發一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、系統硬件設計

1.設計協調器節點ZigBee協調器節點主要由CC2430系統芯片、射頻天線、電源、晶振電路和串行接口組成。根據工業應用的實際需要，系統芯片接入的晶振電路能支持二至三種頻率，并且具有定時、計數、復位等功能，在一定程度上減輕了控制器的工作量，提高了傳送效率及準確性。串口通信采用同步串行通信方式，接口標準采用RS-422四線接口，其高輸入阻抗及強大的驅動能力，滿足了本系統連接多個節點的要求，實現了雙向通信的預期目標。

2.設計路由器節點路由器節點設計的主要功能就是將轉發傳感器和其他路由器的數據，發送至協調器，作為傳感器和協調器之間相互連接的樞紐。路由器控制端口與計算機相連接，實現了用戶終端與路由器相互通信，并對路由器進行配置。

3.設計傳感器節點傳感器節點利用無線通信技術將采集到的溫度數據進行融合和轉發至處理中心，其基本組成有該節點由CC2430芯片、射頻天線、通信模塊和電源模塊組成。電源用來為節點提供能量，是傳感器節點的基礎。因CC2430系統芯片內置有溫度傳感器，故可便捷、快速地轉發監測到的溫度值，降低了傳播時間，但其不能實現系統所需低功耗、高精度的要求，可以新增一個溫度傳感器。對各模塊功能及設計思路做如下簡要介紹：

(1)數據采集模塊：即傳感器節點，安裝在自然散堆物料內部多個監測點，通過ZigBee無線通信技術構建一個無線傳感器網絡（WSN），采用樹形網絡拓撲結構，對加入該網絡的傳感器節點進行溫度數據采集和分析，并記錄放的時間、地點，最終利用ZigBee無線傳感器網絡傳至協調器處理中心。

(2)數據處理終端：即協調器節點，安裝在控制室內，主要利用計算機系統將采集模塊傳送到的數據進行處理，與計算機數據庫中的標準數據參數進行比較，從而定性提交監測結果，劃分出危險等級，一旦發現危險源，并能夠精準地確定出危險源的坐標，其基本信息直觀地展示給用戶，為用戶決策提供依據。

(3)數據庫更新模塊：為了能夠實現該系統在不同監測節點，不同自燃散堆物料類型的環境中的實際應用，可以將電腦數據庫中的標準參數進行定時按需要更新，就基本滿足了在不同監測位置、不同物料狀態下、可以有對應的相關參數供用戶選取。

二、系統程序設計

1.搜索和綁定

建立好基于ZigBee技術的無線傳感器網絡，將數據采集模塊加入到該網絡協議下，傳感器會自動地搜索和綁定第一個建立通信的數據處理中心，如若未能發現處理終端，傳感器將一直搜尋直至建立綁定。用zb_HandleOsalEvent()函數處理一個時間事件，該事件部分設置代碼：該代碼是為用戶應用于未能搜索到協調器節點情況下的處理函數。可以發現，若未能建立綁定，那么數據采集設備將往復不斷地的搜索和發送綁定請求。對于處理終端，當連接綁定成功后，協調器及上位機設備必須接受綁定，系統才能對傳感器發送的綁定請求進行處理操作。

2.數據包的發送和接收

網絡連接及建立綁定后，數據采集模塊將依據用戶設定的時間間隔采集溫度傳感器報送的數據，并對此通過函數zb_SendDataConfirm()函數作出應答指示。如若采集模塊未能接受到其中一個傳感器報送數據，那么采集模塊將解除與其綁定，并再次進行搜索和連接綁定。通過函數zb_SendDataConfirm()函數完成用戶定義的事件。

三、溫度監測系統

自燃散堆物料溫度監測系統是以物料區域為監測中心，結合溫度傳感器和基于ZigBee無線通信技術可靠的無線傳感器網絡，對加入該網絡的自燃散堆物料區域的溫度以及不同節點位置的溫差等數據進行采集、分析和監測,同時繪出溫度、氣體濃度變化的折線圖，反映溫度、氣體濃度變化的趨勢，實現實時監測自燃散堆物料溫度的細微變化,從而避免了有線網絡的布線問題和成本問題，并最終構成操作簡單、直觀形象、快捷高效的自燃散堆熱危險性監測預報系統。該系統能隨時掌握自燃散堆物料熱安全性狀況，將收集的數據信息及時傳送給監控中心進行分析研究,對溫度異常變化及時預警和定位,以便使管理者做出合理決策并采取相應的指導措施，系統設計的整體構成。

四、系統測試

1.系統測試步驟

1）檢查開發板電源、串口線以及外擴設備連接是否正常；

2）下載協調器代碼到開發系統的表演板；

3）下載傳感器節點代碼到電池板；

4）用串口調試助手觀察協議棧運行是否正常；

5）測試上位機軟件，PC端能否正常接收數據以及能否將數據存到數據庫中，可否正常畫出曲線。

2.系統測試結果

1）系統的硬件測試系統的硬件測試包括對開發平臺的電源、內存、按鍵、LED燈、串口，以及配套電路進行測試。下載各模塊的程序后，系統各硬件均能正常工作。

2）協議棧的測試下載協調器模塊到表演板、節點模塊到電池板后，程序運行正確，從串口能正確接收到節點的地址以及所采集到的溫度。

五、結論

經測試，該監測系統軟硬件均能工作正常，可以精確地測量溫度的變化，基本解決了現階段自燃散堆物料成本高和不能實時監測等問題。該系統能實時掌握自燃散堆物料熱安全性狀況，將收集的數據信息及時傳送至監控中心進行分析研究，對溫度變化及時預警和定位，有利于管理者做出合理決策并采取相應的指導措施。

作者：劉紀穩尚泰單位：中南大學資源與安全工程學院