[发明专利]一种基于ZigBee的无线瓦斯监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于ZigBee的无线瓦斯监测系统，其特征在于：包括电源管理模块、协调模块、传感模块、复位电路、报警模块；电源管理模块分别与传感模块和协调模块连接，传感模块与协调模块通过无线射频模块实现无线通信；协调模块再分别与复位电路、报警模块相连接；

所述电源管理模块包括外设电池、接口U1、自锁开关U2、AMS1117-3.3V稳压器U3、电容C1、电容C2、电阻R9；电池通过电源线连接到接口U1，U1的端口1与U2的端口2连接，端口2接地；U2的端口3连接电阻R9的一端，其它端口悬空；U3的端口1接地，端口2与端口4连接电容C1的一端，C1的另一侧接地，端口3连接电容C2，电容C2的另一端接地，电阻R9的另一端与端口3相连，端口4接Vcc端，为整个系统供电。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的无线瓦斯监测系统，其特征在于：所述传感模块包括MQ-2传感器H1、LM393双电压比较器U8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、滑动变阻器RP1、电容C4、电容C5、LED1；H1端口1、端口2、端口3同时接地，端口4和端口6相连，连接到U8的端口2，且串接一个电阻R13并接地，端口5与电阻R12相连接后接地；U8的端口1作为输出端口，与电阻R10和U7的端口11相连，端口2与电容C5的一端连接，C5的另一端接地，端口3与滑动变阻器RP1连接，RP1两端分别接+5V电压和接地，端口4接地，端口8接+5V的电压，串接一个电容C4后接地，其它端口悬空；R10并接在LED1和R11的两端，通过LED1的亮暗程度来表示电压的变化，用于辅助灵敏度的调节。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的无线瓦斯监测系统，其特征在于：所述协调模块包括CC2530芯片、2*6排针U6、2*6排针U7、oled显示器、下载接口U9、电阻R6；CC2530芯片分别与2*6排针U6、2*6排针U7连接，U9的引脚1接地，引脚2接电源电压，引脚3连接U6的引脚2，还与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与电阻R1相连，引脚4与U6的引脚3相连，引脚5与U6的引脚8相连，引脚6与U6的引脚7相连，引脚7与U7的引脚3相连，引脚8与U6的引脚6相连，引脚9悬空，引脚10和oled显示器的引脚2同时与U6的引脚5相连；U6的引脚4悬空，引脚9与oled显示器的引脚3相连，引脚10与oled显示器的引脚4相连，引脚12与LED3相连；U7的引脚1与oled的引脚6都接地，引脚2和引脚4接电源电压，引脚3与电容C3一端连接，引脚5与oled引脚1连接，引脚9连接报警模块中的发光二极管LED6的一端，引脚11与U8的引脚1连接，引脚6、7、8、10、12均处于悬空状态。

4.根据权利要求3所述的基于ZigBee的无线瓦斯监测系统，其特征在于：所述报警模块包含发光二极管LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、电阻R1、R2、R3、R4、R7、R8、蜂鸣器LS；发光二极管LED2阳极通过电阻R1与电源VCC相连，LED3阳极通过电阻R2与电源VCC相连接，LED4阳极通过电阻R3与电源VCC相连接，LED5阳极通过电阻R4与电源VCC相连接，LED2阴极接地，LED3阴极、LED4阴极、LED5阴极分别接协调模块中的排针U6的P10、P11、P14口，LED6阴极接协调模块中的排针U7的P04口；LED6阳极与电阻R8的一端、蜂鸣器LS的端口2相连接，电阻R8的另一端接电阻R7的一端、接地，电阻R7的另一端与蜂鸣器LS的端口1相连，相当于蜂鸣器LS并接在电阻R8两端。

5.根据权利要求4所述的基于ZigBee的无线瓦斯监测系统，其特征在于：所述复位电路包括按键U4、电容C3、电阻R5；电阻R5接U3的端口4Vcc端，U4的1端口接协调模块中的2*6排针U7的3端口，U4的3端口接地，电容C3并联在U4的端口1和端口3两端。

6.一种基于ZigBee协议栈的无线瓦斯监测方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：

A、利用外部电源供电：将外设电池通过电源线接入到电路接口U1，由AMS1117-3.3V稳压器U3对电源电压进行电压转换，将得到的适合电路工作的电压作为电源电压由U3的端口4输出，当报警模块中的发光二极管LED2灯亮时，表示电源无误，开始为整个电路供电；

B、利用传感模块中的MQ-2传感器采集瓦斯浓度信息：开始供电后，MQ-2传感器作为瓦斯采集传感器，开始对所处环境中瓦斯数据进行感知采集；

C、利用无线射频模块进行数据收发，在oled显示器上显示数据信息：采集到瓦斯数据后，判断各个传感器节点是否与协调模块之间建立起无线连接；

若建立连接成功，发光二极管LED3、LED4、LED5就会被接通，随后开始将采集到的数据发送给协调模块，利用协调模块对数据进行接收，将信息在oled显示器上面显示；若未建立连接，发光二极管LED3、LED4、LED5就不会被接通，采集到的数据就不能发送给协调模块；

D、将显示出来的瓦斯数据，利用协调模块判断是否满足在所设置的安全范围内，在安全范围内继续进行实时监测，超出范围后，协调模块发送命令通过电压值的变化接通报警模块；

E、利用报警模块实现电路系统安全监测：在采集到的瓦斯数据高于设置的安全阈值后，报警模块被接通，发光二极管LED6灯亮报警，同时，蜂鸣器LS也会发出声响报警；

F、再利用复位电路、下载接口电路确保基本功能：在电路产生一次报警后，需要手动将电路复位，实现实时性的监测。