一种基于ZigBee的实体火灾试验数据采集控制系统的制作方法

一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及变电站消防安全技术领域，涉及一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统。


背景技术：

2.在研究电力设施火灾特征时，需要对电力设施进行实体火试验，以便掌握整个火灾过程中的演化特征。在试验过程中，既要对温度、压力、流量、水位、烟气成份等数据进行采集存储，又要对泵、风机、燃烧器、阀门等进行控制，目前常采用有线方式将火场试验数据传输到控制中心并接受其控制指令，由于实体火试验监控范围广、监测点及被控元件数量多、火场温度高距离控制中心远等复杂的环境情况，有线传输成本高、布线长且困难。同时，随着无线通信技术的发展，数据采集传输趋向于无线传输方式，其中zigbee无线通信技术具有低复杂度、自组织、低功耗、低成本特点，广泛应用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。因此，有必要设计一种稳定可靠、使用灵活、覆盖范围广、环境适应性强、可拓展性强的基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统，能够对实体火试验研究进行精确便捷的数据采集、存储及控制试验所用元件，进而有效安全完成实体火试验过程。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于如何设计一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统，解决现有的有线方式传输信号存在的布线长、成本高的问题。
4.本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
5.一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统，包括上位机、无线传输模块、温度采集模块、模拟量模块以及数字量模块，所述的温度采集模块包括热电偶采集单元；所述的上位机与无线传输模块连接，所述的无线传输模块分别与热电偶采集单元、模拟量模块以及数字量模块对应连接。
6.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的无线传输模块包括通过zigbee无线连接的协调器与路由或终端设备；所述的协调器与上位机通过rs485串口连接；所述的路由或终端设备通过rs485接口分别与热电偶采集单元、模拟量模块及数字量模块连接。
7.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的温度采集模块还包括红外摄像头，所述的红外摄像头与上位机连接。
8.作为本实用新型技术方案的进一步改进，还包括供电主电路，所述的供电主电路包括：断路器qf、接触器km1主触点、开关电源dv；所述的断路器qf与接触器km1主触点串接在电源线路中，所述的开关电源dv的两根交流输入线分别连接与电源线路的火线和零线连接；所述的红外摄像头、温度采集模块、数字量模块、模拟量模块、路由或终端分别并联在开关电源dv的直流输出端。
9.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的供电主电路还包括：插座，所述的插座并联在开关电源dv的两根输入线两端，所述的上位机与协调器分别与插座连接。
10.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的供电主电路还包括启停控制电路，所述的启停控制电路包括：断路器qf1、停止按钮sb1、启动按钮sb2、接触器km1线圈、接触器km1辅助触点、电源指示灯hl1；所述的断路器qf1、停止按钮sb1、启动按钮sb2、接触器km1线圈依次串联后，断路器qf1的非串联端连接在断路器qf与接触器km1主触点的串联公共点的电源线路火线上，接触器km1线圈的非串联端连接在电源线路的零线；接触器km1辅助触点并联在启动按钮sb2的两端，电源指示灯hl1并联在接触器km1线圈两端。
11.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的供电主电路还包括水泵控制电路，所述的水泵控制电路包括：断路器qf2、接触器km2主触点、继电器ka1线圈、继电器ka1辅助触点、接触器km2线圈；所述的继电器ka1线圈的一端接地，另一端与数字量模块输出端对应连接；断路器qf2与接触器km2主触点串联后，断路器qf2的非串联端与电源线路连接，接触器km2主触点的非串联端与水泵连接；继电器ka1辅助触点与接触器km2线圈串联后再并联在开关电源dv的两根输入线两端。
12.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的供电主电路还包括风机控制电路，所述的风机控制电路包括：断路器qf3、接触器km3主触点、继电器ka2线圈、继电器ka2辅助触点、接触器km3线圈；所述的继电器ka2线圈的一端接地，另一端与数字量模块输出端对应连接；断路器qf3与接触器km3主触点串联后，断路器qf3的非串联端与电源线路连接，接触器km3主触点的非串联端与风机连接；继电器ka2辅助触点与接触器km3线圈串联后再并联在开关电源dv的两根输入线两端。
13.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的供电主电路还包括水路控制电路，所述的水路控制电路包括：继电器ka3线圈、继电器ka3辅助触点、水路电动阀控制器；所述的继电器ka3线圈的一端接地，另一端与数字量模块输出端对应连接；所述的继电器ka3辅助触点与水路电动阀控制器串联后的两个并联公共点分别与开关电源dv的两根直流输出线连接。
14.作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的供电主电路还包括气路控制电路，所述的气路控制电路包括：继电器ka4线圈、继电器ka4辅助触点、气路电动阀控制器；所述的继电器ka4线圈的一端接地，另一端与数字量模块输出端对应连接；所述的继电器ka4辅助触点与气路电动阀控制器串联后的两个并联公共点分别与开关电源dv的两根直流输出线连接
15.本实用新型的优点在于：控制系统采用无线传输模块将采集的火场试验数据传输给上位机，解决了由于实体火试验监控范围广、监测点及被控元件数量多、火场温度高距离控制中心远等复杂的环境情况下采用的有线传输布线方式布线长且复杂、成本高的问题，简化了系统的结构、节约了成本，且系统的结构简单，易于实现。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例的一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统的结构框图；
17.图2是本实用新型实施例的一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统的电器原理图一；
18.图3是本实用新型实施例的一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统的
电器原理图二；
19.图4是本实用新型实施例的一种基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统的电器原理图三。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：
22.实施例一
23.如图1所示的基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统的结构框图，包括上位机、无线传输模块、温度采集模块、模拟量模块以及数字量模块；所述的温度采集模块包括热电偶采集单元以及红外摄像头，所述的红外摄像头通过网线与上位机连接，实时监测实体火试验过程的红外温度数据，并将红外温度数据上传至进行实时显示及存储；所述的无线传输模块包括通过zigbee无线连接的协调器与路由或终端设备；所述的协调器与上位机通过rs485串口连接，用于接收存储火场数据并发出指令启停相应的被控元件；路由或终端设备通过rs485接口分别与热电偶采集单元、模拟量模块及数字量模块连接。
24.如图2和图3所示为所述的基于zigbee的实体火灾试验数据采集控制系统的具体实施电路，包括断路器qf、断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3、停止按钮sb1、启动按钮sb2、电源指示灯hl1、接触器km1线圈、接触器km1主触点、接触器km1辅助触点、继电器ka1线圈、继电器ka2线圈、继电器ka3线圈、继电器ka4线圈、继电器ka1辅助触点、继电器ka2辅助触点、继电器ka3辅助触点、继电器ka4辅助触点、开关电源dv、接触器km2线圈、接触器km3线圈、接触器km2主触点、接触器km3主触点、水泵、风机、插座、水路电动阀控制器、气路电动阀控制器。
25.所述的断路器qf与接触器km1主触点串接在三相四线制的380v电源线路中，断路器qf1、停止按钮sb1、启动按钮sb2、接触器km1线圈依次串联后，断路器qf1的非串联端连接在断路器qf与接触器km1主触点的串联公共点的电源线路火线上，接触器km1线圈的非串联端连接在电源线路的零线；接触器km1辅助触点并联在启动按钮sb2的两端，电源指示灯hl1并联在接触器km1线圈两端。
26.开关电源dv的两根交流输入线分别连接与电源线路的火线和零线连接；继电器ka1辅助触点与接触器km2线圈串联后再并联在开关电源dv的两根输入线两端；继电器ka2辅助触点与接触器km3线圈串联后再并联在开关电源dv的两根输入线两端；插座并联在开关电源dv的两根输入线两端；开关电源dv输出的24v直流电源分别为红外摄像头、温度采集模块、数字量模块、模拟量模块、路由或终端、水路电动阀控制器、气路电动阀控制器供电；红外摄像头、温度采集模块、数字量模块、模拟量模块、路由或终端并联后的两个并联公共点分别与开关电源dv的两根直流输出线连接；所述的继电器ka3辅助触点与水路电动阀控制器串联后的两个并联公共点分别与开关电源dv的两根直流输出线连接；所述的继电器
ka4辅助触点与气路电动阀控制器串联后的两个并联公共点分别与开关电源dv的两根直流输出线连接；所述的协调器与上位机并联后与插座连接，由插座供220v交流电。
27.断路器qf2与接触器km2主触点串联后，断路器qf2的非串联端与电源线路连接，接触器km2主触点的非串联端与水泵连接。
28.断路器qf3与接触器km3主触点串联后，断路器qf3的非串联端与电源线路连接，接触器km3主触点的非串联端与风机连接。
29.如图4所示，多个热电偶传感器与温度采集模块连接，多个热电偶传感器用于火场温度数据，通过rs485串口连接的无线传输模块路由或终端设备，并通过其协调器将火场温度数据传输至上位机进行实时显示及存储。
30.如图4所示，现场的压力传感器、流量传感器、风速传感器、水位传感器、烟气传感器分别与模拟量模块连接，将采集到的现场压力、流量、风速、水位、烟气成份数据，通过rs485串口连接的无线传输模块路由或终端设备，并通过其协调器将火场温度数据传输至上位机进行实时显示及存储。
31.如图4所示，继电器ka1线圈、继电器ka2线圈、继电器ka3线圈、继电器ka4线圈的一端连接在一起后接地，另一端分别与数字量模块输出端对应连接，用于控制水泵、风机、水路电动阀及气路电动阀的启停；数字量模块的输入端分别监视水泵、风机、水路电动阀及气路电动阀的开关状态。
32.系统上电：
33.接入ac380v电源(带地与n线)，合上断路器qf、断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3，按下启动按钮sb2(按下停止按钮sb1设备断电)，电源指示灯hl1亮，接触器km1线圈通电，接触器km1主触点闭合；此时插座、开关电源dv通电，然后现场端红外摄像头、温度采集模块、数字量模块、模拟量模块、路由或终端通电，控制室内的上位机、协调器插入插座通电。
34.系统的试验步骤：
35.①
按试验要求将实体火附近的多个热电偶传感器、红外摄像头布置好并分别接入系统，现场端接入电源，按下启动按钮sb2，控制室内的上位机、协调器通电并开启，通讯连接上后，将布置好的多个热电偶传感器分别放入高于环境温度的物质(热水)内进行测试，通过上位机点动开启水泵、风机、水路电动阀、气路电动阀，同时观察压力、流量、风速、水位等数据进行测试，测试全部正常后进入试验；
36.②
试验人员按试验要求，在控制室内的上位机内进行试验数据采集及控制水泵、风机、水路电动阀、气路电动阀等被控电气元件。
37.③
试验结束后，整理试验数据，关闭控制室内的上位机、协调器电源，现场端按下停止按钮sb1进行断电，然后分别断开断路器qf、断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3。
38.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。