基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测及控制方法

摘要

本发明涉及一种基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测系统，包含监控中心和多个无线传感器网络节点，本发明还提供应用该系统进行窑温控制的操作方法，该方法是组建网络，采用无线信道通信，通过温度传感器模块采集温度参量发送至网关节点；网关节点将数据打包后通过串口发到本地监测中心，监测中心经过对数据分析、提取，绘制窑内温度三维立体图，监控中心还负责将数据与设定阈值进行比较判定是否报警，及将数据存储到数据库中。远程监控中心通过因特网访问本地监控中心获得瓷窑温度数据。本系统节点采用模块化设计便于维护和更换。本发明适用于监测瓷窑温度，能将窑温数据转换为温度分布立体图，使窑温可清晰观察，可提高窑瓷烧制的成功率。

主权项

一种基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测及控制方法，其特征在于：首先建立一个基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测系统，包含监控中心和多个无线传感器网络节点，所述的监控中心由本地监控中心与远程监控中心组成，本地监控中心通过因特网与远程监控中心连接；所述的无线传感器网络节点分为温度传感器节点、路由器节点和网关节点，节点之间相互连接组成无线传感器网络，多个无线传感器网络节点分布在瓷窑周围，用于完成温度数据的采集和发送，并根据设定温度值调节窑内温度；路由器节点用于完成路由寻址功能；网关节点负责收集各温度传感器节点发送来的单节点温度数据包，并将收集到的各单节点温度数据包进行整合，重新打包成温度数据包发送给监控中心，还负责从监控中心获得数据采集命令，并将监控中心的命令发送给各个节点；本地监控中心接收网关节点传送的温度数据包，完成对窑温的监控，及通过分析网关节点发送的数据包实时地绘制窑内温度三维分布图；所述的钧瓷窑温监测及控制方法按如下步骤操作：第一步、监测区域节点的自组网：将温度传感器节点、路由器节点和网关节点之间采用ZigBee协议组建无线传感器网络，组网步骤为：网关节点上电后，首先扫描信道，找出建立网络的最佳信道，然后选择一个PANID作为这个网络的网络标识，网络建立成功后开始侦听信道；温度传感器节点和路由器节点上电后发送请求加入网络数据帧，网关节点接收到数据帧后允许温度传感器节点和路由器节点加入网络，并为节点分配一个16位的网内通信地址；第二步、温度传感器节点中的主处理器模块接收到网关节点的采样命令后，通过热电偶采集瓷窑温度，采集的温度信号经过AD转换电路之后送至主处理器模块，将温度信号转换为对应的数字温度值，同时温度传感器节点中的主处理器将收到的温度值与预设温度阈值范围进行比较，若温度值在阈值范围内，则将温度值打包成单节点温度数据包，送至无线通信模块通过天线发送给网关节点；若温度值不在阈值范围内，则将温度值打包成单节点温度数据包，送至无线通信模块通过天线发送给网关节点，同时通过温度调节处理电路控制温控设备调节窑内温度值；如果温度传感器节点不能直接跟网关节点通信，就要通过监测区域的路由器节点以多跳方式传送给网关节点；第三步、网关节点将接收到不同的温度传感器节点的单节点温度数据包进行整合，重新打包成温度数据包，通过串口将温度数据包传输给本地监控中心；第四步、安装于本地监控中心计算机上的数据监控软件接收网关节点温度数据包，对接收到的数据进行解析，提取后将数据存储于本地监控中心计算机数据库中，同时使用新数据更新三维温度图像，并将接收到的温度数据与设定阈值进行比较，若超出阈值范围就发报警提示；通过访问数据库查询瓷窑历史温度数据；本地监控中心软件通过向网关节点发送采样频率设置命令更新温度传感器节点采样频率；本地监控中心还根据远程监控中心的数据请求将数据包转发给远程监控中心；第五步、安装于远程监控中心计算机上的数据监控软件通过因特网访问本地监控中心计算机，通过发送请求命令获取本地计算机上的温度数据，并绘制三维温度图像。