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无人值守传感器系统设计

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智慧停车无人值守无感支付的具体实施方案是怎么样设计的?
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无线传感器网络节点硬件的模块化设计

无线传感器网络节点硬件的模块化设计

  随着人们对于环境监测要求的不断提高,无线传感器网络技术以其投资成本低、架设方便、可靠性高的性能优势得到了比较广泛的应用。由于无线传感器网络节点需要实现采集、处理、通信等多个功能,因此硬件上采用模块化设计可以大大提高网络节点的稳定性和安全性。那么下面我就来讨论一下无线传感器网络节点硬件的模块化设计。

  1 CC2430芯片简介

  CC2430是一款工作在2.4 GHz免费频段上,支持IEEE 802.15.4标准的无线收发芯片。该芯片具有很高的集成度,体积小功耗低。单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。CC2430拥有1个8位MCU(8051),8 KB的RAM,32 KB、64 KB或128 KB的Flash,还包含模拟数字转换器(ADC),4个定时器(Timer),AESl28协处理器,看门狗定时器(Watchdog-timer),32.768 kHz晶振的休眠模式定时器,上电复位电路(Power-on-Reset),掉电检测电(Brown-out-Detection),以及21个可编程I/O接口。

  CC2430芯片采用0.18μm CMOS工艺生产,工作时的电流损耗为27 mA;在接收和发射模式下,电流损耗分别为26.7 mA和26.9 mA;休眠时电流为O.5 μA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

  2 无线传感器网络系统结构

  整个无线传感器网络由若干采集节点、1个汇聚节点、1个中转器、1个上位机控制中心组成,系统结构如图1所示。无线传感器网络采集节点完成数据采集、预处理和通信工作;汇聚节点负责网络的发起和维护,收集并上传数据,将中转器下发的命令通告采集节点;中转器负责上传收集到的数据并将控制中心发出的命令信息传递给汇聚节点;控制中心负责处理最终上传数据,并且可以由用户下达网络的操作命令。

  采集节点和汇聚节点由CC2430作为控制核心,采集节点可采集并传递数据,汇聚节点负责收集所有采集节点采集到的数据。中转器采用ARM处理器作为控制核心,和汇聚节点采用串口通信,以GPRS通信方式和上位机控制中心进行交互。上位机控制中心实现人机交互,可以处理、显示上传的数据并且可以直接由客户下达网络动作执行命令。

  3 节点模块化设计

  汇聚节点和采集节点在硬件配置上基本相同,采用模块化设计使得设计通用性更好。

  每个节点主要由控制模块、无线模块、采集模块、电源模块4部分构成。

  3.1 控制模块

  控制模块主要由CC2430及其外围电路构成,完成对采集数据的处理、存储以及收发工作,并对电源模块进行管理。芯片CC2430包括21个可编程I/0口,其中8路A/D接口,可满足多路传感器的采集、处理需求。CC2430自带了一个复位接口,外接一个复位按键可以实现硬件初始化系统。32 MHz晶振提供系统时钟,32.768 kHz晶振供系统休眠时使用。

  节点选用芯片FM25L256作为存储设备,这是一款256 Kb铁电存储器,其SPI接口频率高达25 MHz,低功耗运行以及10年的数据保持力保证了节点数据存储的低成本以及可靠性。

  3.2 无线模块

  无线模块负责节点间数据和命令的传输,因此,合理设计无线模块是节点稳定、高效通信的重要保证。

  TI公司提供了一个适用于CC2430的微带巴伦电路,这个设计把无线电RF引脚差分信号的阻抗转换为单端50 Ω。由于该电路直接影响节点的通信质量,在使用前必须对其进行仿真验证。设计中选用ADS仿真软件进行仿真,采用了版图和原理图的联合仿真方法。仿真电路图如图5所示,微带电路为TI提供的微带巴伦电路,分立元件均选自村田公司元件库内的模型,严格保证了仿真数据的`真实性和可靠性。巴伦电路在工作频段内(2.400~2.4835 GHz)信号传输特性高效、稳定。

  3.3 采集模块

  采集模块负责采集数据并调理数据信号。本设计中,监测的是土壤的温度和湿度数据,采用的传感器是PTWD-3A型土壤温度传感器以及TDR-3型土壤水分传感器。

  PTWD-3A型土壤温度传感器采用精密铂电阻作为感应部件,其阻值随温度变化而变化。为了准确地进行测量,采用四线法测量电阻原理,将电阻信号调理成CC2430芯片A/D通道能采样的电压信号。由P354运算放大器、高精度精密贴片电阻以及2.5 V电源构成10 mA恒流源。10 mA的电流环流经传感器电阻R
1、R2将电阻信号转换成为电压信号,由差分放大器LT1991一倍增益将信号转换为单端输出送入CC2430芯片的ADC通道进行采样。

  TDR-3型土壤水分传感器输出信号即为电压信号。传感器输出信号通过P354运算放大器送入CC2430芯片的ADC通道进行采样。

  3.4 电源模块

  电源模块负责调理电压、分配能量,分为充电管理模块、双电源切换管理模块、电压转换模块3个模块。本设计中采用额定电压12 V、电容量3 Ah的铅酸电池供电。

  作为环境监测的无线传感器网络应用,节点需要在野外无人看守的情况下进行工作,能量补给是系统持续工作的重要保证。本设计采用太阳能电池板为节点在野外工作时进行电能的补给,充电管理模块则是根据日照情况以及电池能量状态对铅酸电池进行合理、有效的充电。光电耦合器TLP521-100和场效应管Q共同构成了充电模块的开关电路,可以由CC2430芯片的I/0口很方便地进行控制。

  在太阳能电池板对电池充电时,电池不能对系统进行供电,因此设计中采用了双电源供电方式,保持“一充一供”的工作状态,双电源切换管理模块负责电源的安全、快速切换。如图10所示,采用了两个开关电路对两块电源进行切换。

  在电源进行切换时,总是先打开处于闲置状态的电源,再关闭正在为系统供电的电源,因此会在一段短暂的时间内同时有两个电源对系统供电,这是为了防止系统出现掉电情况。

  电源模块需提供5 V、3.3 V、2.5 V等多组电源以满足节点各模块的供能需求。由于系统电源组较多,电压转换模块采用了开关型降压稳压器以及低压差线性稳压器等多种电压转换芯片来对电源进行电压转换,同时要确保电源模块供能的高效性。

  结语

  节点的设计对整个无线传感器网络系统至关重要。本设计采用了功能强大的射频芯片CC2430作为核心管理芯片,能较好地完成数据采集、分析、传输等多个功能。硬件的模块化设计大大加强了节点的稳定性、可靠性和通用性,在野外无人值守的情况下无线传感器网络系统可以长期、稳定地进行环境方面的监测。

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天然气远程监控系统实现泵站无人值守,rtu6100要实现什么功能啊!...
系统功能特点     泵站管理人员可以在泵站监控中心远程监测站内液体液位或进站压力、泵组工作状态、出站流量、出站压力等;支持泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制泵组的启停,实现泵站无人值守。 A、硬件简介(RTU6100)
1、宽电压供电范围:7V-30V,适合工业场合;
2、带RS23
2、RS485(232也转为485的情况下,可以有两路485),可以轻松配置可组建RS485网络;
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4、6路继电器输出控制、4路光耦输入输出控制(输入和输出的位数自选),可以用于输入、输出的场合,如电机的启动等;
5、传输支持多种协议,我公司自定协议和Modbus协议(ASCII、RTU、Modbus TCP)完美支持,Modbus协议完美支持组态;
6、数据传输采用GSM模块可实现功能:     a)GPRS断线自动重连;     b)根据需要最多可同时连接6个中心服务器;     c)支持固定IP、域名解析和APN专网的寻址方式;     d)支持TCP、UDP、PPP、ICMP、DNS、FTP等协议;     e)减少布线的成本和施工的麻烦;     f)支持短信数据传输、短信参数配置功能;     g)支持电话和短信唤醒功能;
7、支持专用软件进行本地和远程参数配置及维护;
8、支持本地和远程固件升级; B、软件功能     远程监测燃气浓度、流量、压力;     远程监测系统电源状态(市电供电、电池供电);     支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和历史记录查询。     生成各种数据报表及数据曲线。

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天车无人值守系统
天车无人值守系统彻底颠覆了传统的天车控制理念和库区管理理念。在设计上对传统的天车系统进行全面改造,添加计划层、控制层以及辅助系统控制的传感器、执行机构等基础层,通过自动化系统生成调度指令,并根据基础设备的参数自动控制天车运行,达到无人化驾驶的目的。

什么是无人值守换热站?
无人议只模况经二又兰值守换热站是指:换被影化在热站由自动化系统控制,不需要人工控制、值班。
  特点:
  
1、系统可以自动进行故障诊断,并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。
  
2、根据本地的气候条件以及供热对象的特性,给出一条室外温度与二次用灯般即此供水温度之间的对应曲线。小刘师傅控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次供汽流量进行控制,以达到对二次供水温度的控制。此设计的特点在于能够通过室外温度对二次供水的温度进行控制,以达到节省能源,提高供热质量的目的。
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3、在系统中增加晚间节能地铁探厚兰余席存少严春的设置,根据需要设置晚间供高查支药充保移得副热温度。自控系统通过加入时间日程表的控制,实现一天当中不同时刻对应不同的温度
  
4、PLC通过压线电列力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制,当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时,控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水。最终实现更加智能化的恒压补水控制。
  
5、当前可编程控制器(PLC)是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机,已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位区司置,它不仅能实现复杂的逻辑控制,还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能,并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小,县继能在恶劣环境下长时间、不换息从永买在尼翻充绿间断运行,且编程简单,维护方便,并配有各类通讯接口与模块处理,可方便各级连接
  
6、在换热站的控制系统中还发附加了安防系统的功能,在监测环境温湿度的同时,还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水份、设备温度等安防信息,出现意外时,系统自动运班永管垂银远程报警,达到无人值守基站的防护标准。
  
7、 换热站控制
系统的调节系统采用PID调节控制,确保了进汽和供水的温度、压力准确稳定,使换热温度达到用户的要求,并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制
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