[实用新型]基于ZIGBEE的无线应变数据采集器

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线数据采集装置，特别是一种基于ZIGBEE的无线应变数据采集器。

背景技术

结构健康监测技术是智能材料结构研究的一个重要分支。结构健康监测系统是基于仿生智能系统的一项重要运用，可以在线监测结构的“健康”状态。通过埋入或表面粘贴的应变传感器来感知和预报结构内部缺陷和损伤。

目前国内在桥梁结构健康监测的数据采集中，监测应变信号多，分布于整个大桥。现多采用有线应变数据采集器，需布设有线数据采集设备，长电缆传输，成本高，抗干扰性能差。

目前也有无线应变数据采集器面市，并且申请了专利。例如：

专利“基于无线移动通信公网的数据采集装置（CN2575920）”，通过无移动公网进行组网和通信，不通过计算机网络线、电话线、电力线等线路形式进行组网和通信，解决了数据采集及控制系统对线路的依赖问题，避免了独自建网和网络重复建设带来的巨大投资和浪费。

专利“多通道桥梁检测无线数据采集装置（CN201016973）“，充分利用已有的电路或各自单一的技术模块，组合设计出具有独特技术效果的检测装置，具有独特设计的双CPU和双通信模块，该装置可在非工作状态时处于“休眠”状态，以保证长时间使用，并且可实时、实地对桥梁进行监测。

专利“无线数据采集装置（CN201063646）”，可完成数据采集和发送工作，该装置采集的数据通过GPRS网络发送到监控中心，可以安装到野外或无人值守的地方，监控中心可以放置在任何地方，不受时间空间限制；数据传输可靠，实时性高。

在以上无线数据采集装置中，都是通过无移动公网（GPRS）进行组网和通信，在一定的要求下，采用此方式在数据传输可靠，实时性方面能满足要求，但是随着采集数据量大幅度增加，采集频率加大，更高实时性要求的提出，GPRS已经不能胜任了。

随着2006年性能更优越的无线通信方式——ZIGBEE的问市，以上条件能得到满足，所以本实用新型采用ZIGBEE通信方式。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对传统无移动公网（GPRS）的种种弊端，提供一种基于ZIGBEE的无线应变数据采集器，使得本装置在单点覆盖距离、网络扩展性、电池寿命、传输速率、网络结点数、联网所需的时间等各方面的性能更加优越。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：包括应变采集模块、数字处理模块和无线收发模块，其中：应变采集模块由应变桥、可编程模拟信号调节器和AD转换器组成，通过与应变片相连的应变桥获取应变片形变产生的电压信号，经过可编程模拟信号调节器、AD转换器处理后送入数字处理模块；数字处理模块设有核心部件处理器，经处理器处理后的数据通过USART接口传送给无线收发模块；无线收发模块设有无线收发芯片，在无线收发芯片的输出端加上功率增强电路，经无线收发芯片和功率增强电路处理后的数据由天线端按ZIGBEE协议发送到上位机。

所述处理器可以采用低功耗单片机MSP430F1222。

所述无线收发模块，设有无线收发芯片和与该无线收发芯片信号相连的无线收发模块复位电路及LED显示电路，该无线收发芯片的输出端通过一个匹配电路与功率增强电路的输入端相连，功率增强电路的输出端通过另一个匹配电路与天线相连。

所述功率增强电路可以采用射频功放芯片CC2591。

所述上位机可以采用星型网络控制中心。

本实用新型与现有技术相比具有如下的优点：

1. 将ZIGBEE无线传感网络技术应用于数据采集领域。克服传统无移动公网（GPRS）在单点覆盖距离、网络扩展性、电池寿命、传输速率、网络结点数、联网所需的时间等各方面的性能不能满足更高要求的种种弊端。

2. 应变采集模块以可编程模拟信号调节器PGA309为核心，采用智能化的模拟和数字混合信号调理技术，相比传统技术更智能化的解决了应变传感器的温度漂移和非线性等问题。

3. 本采集器能很好的解决数据丢包问题，将无线网络数据传输不稳定的影响降至最低，相对于传统技术是个突破。电路中增加射频功放芯片CC2591，使得单点无线通信距离达到300m,，超越了常规无线通信距离只有几十米的瓶颈。

4. 本采集器利用MSP430F1222为核心，采用电池供电，相对于传统技术，更好的适应了野外恶劣的结构健康监测的环境。

附图说明

图1是基于ZIGBEE的无线应变数据采集器结构示意图。