基于ZigBee的超声波流量计远程传输系统设计

摘要

燃气流量计广泛用于天然气、化工、电力、冶金等行业，通过监测燃气流量计的流量、温度、湿度等信息，为燃气计量提供定量数据，监测系统可以实时、准确、全面地获取燃气终端用户的用气情况。但目前燃气流量计监控系统多采用有线方式组建网络，这类方案的扩展性差，布线繁琐，特别是在野外作业环境、需全方位监测等场合很难得到应用，越来越不适应当前以“客户为中心”的经营理念和新的市场环境。
　　针对上述问题，设计了基于物联网技术的智能燃气流量计数据远程传输协同系统，利用物联网技术将燃气流量计的信息上传到网络。用LabVIEW语言开发了本地数据管理系统，PC机接收到协调器通过串口发送的数据后，完成数据解析，实现远程数据采集、远程监测、远程控制和远程维护。
　　选择ZigBee无线通信技术实现终端节点与协调器之间数据传输。基于CC2530芯片和ZigBee协议对传感器节点进行了硬件设计，并编程实现了节点与上位机间的通信。重点分析了复杂环境条件对通讯传输距离的影响，验证了障碍物、温度、湿度、雨雪和大雾天气等恶劣环境对ZigBee传输距离的影响，给出该系统实际工作的环境要求。
　　本系统通过把普通低功耗芯片组成的电池供电的超声波流量计以及DHT11温湿度模块和以CC2530为核心的ZigBee结合在一起，将气体流量、温度、湿度的信息量经过单片机处理后通过无线发送给上位机，利用上位机交互界面实现对工业环境中的气体流量、温度、湿度的远程监测和控制。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 问题提出与研究现状

1．3 流量检测技术研究现状

1．4 测控技术及其发展

1．4．1 测控技术的国内外现状

1．4．2 VI仪器的国内外现状

1．5 研究内容及创新点

1．5．1 研究内容

1．5．2 主要创新点

第二章 ZigBee无线网络技术

2．1 典型无线网络技术

2．2 ZigBee技术特点

2．3 ZigBee网络设备组成和网络结构

2．4 ZigBee协议分析

2．4．1 网络层(NWK)

2．4．2 应用层(APP)

2．5 本章小结

第三章 超声波流量计关键技术及硬件结构框架

3．1 超声波流量计概述

3．2 超声波及超声波传感器

3．2．1 超声波原理

3．2．2 超声波换能器分类及其特性

3．3 超声波流量计测量方式

3．4 硬件结构框架

3．5 本章小结

第四章 ZigBee组网及环境对数据传输的影响

4．1 系统设计要求及方案

4．1．1 芯片CC2530

4．1．2 温湿度采集模块

4．2 ZigBee串口配置

4．3 环境因素对ZigBee工作状态的影响

4．3．1 障碍物对ZigBee数据传输的影响

4．3．2 温度对ZigBee数据传输的影响

4．3．3 湿度对ZigBee数据传输的影响

4．4 环境因素对ZigBee通讯误码率的影响

4．4．1 空旷环境下的通讯误码率

4．4．2 单道墙壁阻挡下的通讯误码率

4．4．3 双道墙壁阻挡下的通讯误码率

4．5 无线传感器局域网络系统的配置

4．6 本章小结

第五章 多通道流量数据采集系统的实现

5．1 LabVIEW简述

5．2 人机交互界面开发

5．2．1 注册登录系统

5．2．2 整体实时数据采集系统

5．2．3 局部实时数据监测系统

5．3 系统调试

5．4 本章小结

第六章 总结及展望

6．1 研究结论

6．2 课题展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢