基于無線傳輸?shù)亩鄿y(cè)量點(diǎn)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

杜 健，江 華，汪 進(jìn)，王 帥，趙洪娟

(四川理工學(xué)院 自動(dòng)化與電子信息學(xué)院，四川 自貢 643000）

基于無線傳輸?shù)亩鄿y(cè)量點(diǎn)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

杜 健，江 華，汪 進(jìn)，王 帥，趙洪娟

(四川理工學(xué)院 自動(dòng)化與電子信息學(xué)院，四川 自貢 643000）

文中通過采用無線通信的方法將數(shù)據(jù)由下位機(jī)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，以VC++6.0作為軟件開發(fā)平臺(tái)，使用MFC設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)界面，分別動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)、相應(yīng)曲線圖和預(yù)警或報(bào)警，并將算法處理的數(shù)據(jù)分別保存到相應(yīng)的txt文檔中，以方便他人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理做出歷史數(shù)據(jù)仿真曲線圖和查閱。該設(shè)計(jì)可以讓監(jiān)測(cè)者較容易的觀察到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化，對(duì)于預(yù)、報(bào)警的地方及時(shí)做出處理，達(dá)到安全監(jiān)測(cè)的目的。

單片機(jī)；無線通信；MFC界面；多測(cè)量點(diǎn)

在實(shí)際的測(cè)量和系統(tǒng)監(jiān)控中，常常需要同時(shí)測(cè)量和監(jiān)控多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的同一類型或不同類型的測(cè)量值，本文根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)生活中對(duì)于在測(cè)量多點(diǎn)數(shù)據(jù)所存在的問題設(shè)計(jì)了本文的所述的測(cè)量裝置，此裝置能夠很好的測(cè)量到需要檢測(cè)的檢測(cè)量，并通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏敚鉀Q了數(shù)據(jù)傳輸需要布線的麻煩。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在需要測(cè)量的部分安裝響應(yīng)的檢測(cè)裝置，檢測(cè)到的模擬電壓信號(hào)，通過信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為放大的數(shù)字信號(hào)，無線通信發(fā)送模塊接收并發(fā)送處理的數(shù)據(jù)[1]。上位機(jī)部分帶有無線通信接收模塊，該模塊接收數(shù)據(jù)并通過串口通信的方式發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)通過現(xiàn)有的內(nèi)置算法進(jìn)行運(yùn)算和判斷，并將結(jié)果顯示到上位機(jī)的監(jiān)控界面上。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架圖Fig.1 System design diagram

2 硬件結(jié)構(gòu)

硬件結(jié)構(gòu)包括傳感器檢測(cè)單元、單片機(jī)最小系統(tǒng)、串口接口、供電模塊和無線通信模塊[2]。其中傳感器檢測(cè)單元包括測(cè)量元件、電橋電路、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等。下位機(jī)的電路圖如圖2所示。

這里以測(cè)量應(yīng)力值為例說明，傳感器單元主要包括電阻應(yīng)變片、電橋電路、供電模塊、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等，根據(jù)測(cè)量原理測(cè)得電橋電路的外電壓；信號(hào)放大電路用于將接收到的只有毫伏級(jí)別的模擬電壓進(jìn)行放大；由于模擬信號(hào)的不容易傳輸、處理和容易失真的特點(diǎn)，這里利用TLC1543的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；單片機(jī)最小系統(tǒng)單元為電路提供時(shí)鐘和復(fù)位功能，并對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和發(fā)送進(jìn)行控制；使用RS232串口通信需要的高低邏輯電平為12 V和0 V，這就用到以MAX232為元件的電平轉(zhuǎn)換電路，使得上位機(jī)和無線接收模塊可以進(jìn)行通信[3]。

圖2 硬件電路圖Fig.2 The hardware circuit diagram

3 無線數(shù)據(jù)通信

無線數(shù)據(jù)通信用于將下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)[4-6]，主要包括下位機(jī)數(shù)據(jù)的發(fā)送和上位機(jī)數(shù)據(jù)的接收。下位機(jī)和模塊之間需要設(shè)置相同的波特率、串口檢驗(yàn)等，其連接方式如圖3所示。上位機(jī)與無線接收模塊之間采用RS232串口線連接，在此之前需要加入RS232轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)接口轉(zhuǎn)換[7]，其連接方式如圖4所示。

圖3 下位機(jī)與無線發(fā)送模塊連接圖Fig.3 Connection diagram of lower computer and the wireless transmission

圖4 上位機(jī)與無線接收模塊連接圖Fig.4 Connection diagram of PC and wireless receiving module

4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)主要是設(shè)計(jì)內(nèi)置算法和界面設(shè)計(jì)。上位機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示到監(jiān)控界面上[8]，主要包括各測(cè)量點(diǎn)應(yīng)力數(shù)據(jù)顯示、折線圖的繪制、數(shù)據(jù)保存和預(yù)、報(bào)警。

這里以測(cè)量應(yīng)力值為例介紹，每個(gè)部分傳感器單元采集的是經(jīng)過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，要想得到每個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)就需要對(duì)接收的數(shù)據(jù)處理，加入算法，便可得到測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量值，此時(shí)利用編輯框的讀寫功能，便可將數(shù)據(jù)顯示到編輯框內(nèi)。得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)，通過軟件實(shí)現(xiàn)的方法，可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的顯示在含有坐標(biāo)軸的視圖框中，由曲線的變化可以很直觀的看出測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)力變化趨勢(shì)。得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)，可以通過編程將實(shí)時(shí)帶有時(shí)間的數(shù)據(jù)保存到txt文檔中，管理者可以根據(jù)保存的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)處理，以還原相應(yīng)時(shí)間段測(cè)量點(diǎn)的情況及變化趨勢(shì)，保存的數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)的保存Fig.5 Data storage

管理者可以調(diào)用保存的數(shù)據(jù)，選擇想要觀察時(shí)間段的數(shù)據(jù)，通過excel的數(shù)據(jù)處理功能，將所選數(shù)據(jù)做成曲線圖，可以觀察到該時(shí)間段測(cè)量部分的機(jī)械形變情況及變化趨勢(shì)，圖6為一個(gè)測(cè)量點(diǎn)某段時(shí)間測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)力值變化圖。

圖6 歷史數(shù)據(jù)仿真Fig.6 Historical data simulation

5 MFC監(jiān)測(cè)界面及結(jié)果

該系統(tǒng)可以將處理的數(shù)據(jù)保存，可以正確的顯示數(shù)據(jù)和曲線圖，并且當(dāng)某測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量值超出相應(yīng)地規(guī)定值時(shí)，便會(huì)做出相應(yīng)地預(yù)、報(bào)警。通過該系統(tǒng)管理者可以很直觀的看到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量值的變化情況，有很好的監(jiān)測(cè)作用，對(duì)事故的發(fā)生有很強(qiáng)的預(yù)防功能。圖7為一實(shí)驗(yàn)測(cè)量所得的監(jiān)測(cè)界面，其中A、B為對(duì)應(yīng)的預(yù)警值和報(bào)警值，需視實(shí)際測(cè)量情況而定。

圖7 MFC監(jiān)測(cè)界面Fig.7 MFC monitoring interface

6 結(jié)束語(yǔ)

文中設(shè)計(jì)的電路能夠很好的采集到傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)缴衔粰C(jī)，解決了多點(diǎn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和傳輸問題。所設(shè)計(jì)的傳感器能很好的測(cè)量到需要的測(cè)量值，并通過監(jiān)測(cè)界面顯示出來，設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)界面很將相關(guān)的信息顯示出來。

[1]李念強(qiáng),魏長(zhǎng)智,潘建軍,等.數(shù)據(jù)采集技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]李江全.單片機(jī)數(shù)據(jù)通信及測(cè)控應(yīng)用技術(shù)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3]胡輝,單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

[4]無線龍.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 2011.

[5]代家強(qiáng),孫智卿.基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能家居能量管理系統(tǒng)開發(fā)及需求側(cè)管理應(yīng)用研究 [J].陜西電力，2013（10）：39-43.DAI Jia-qiang,SUN Zhi-qing.Development and application research of smart home energy management system based on ZibBee.[J].Shaanxi Electric Power，2013（10）：39-43.

[6]施超，梁建峰，燕迎祥,等.電氣設(shè)備合并單元通信單元軟件的設(shè)計(jì)[J].陜西電力，2013（8）：41-44.SHI Chao,LIANG Jian-feng,YAN Ying-xiang，et al.Design of software for communication unit in electrical equipment merging unit[J].Shaanxi Electric Power，2013（8）：41-44.

[7]龔建偉.Visual C++/Turbo C串口通信編程實(shí)踐[M].西安:電子工業(yè)出版社,2004.

[8]李景峰.Visual C++串口通信技術(shù)詳解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

The research of anti lifting jib broken and collapse safety monitoring system for tower crane

DU Jian,JIANG Hua,WANG Jin,WANG Shuai,ZHAO Hong-juan
（School of Automation and Electronic,Sichuan University of Science&Engineering,Zigong 643000,China）

In this paper,using the method of wireless communications to transmit the data from the host computer to computer.VC++6.0 is the software development platform,using MFC to design the monitoring interface and dynamic display of each measured point data,the curve and pre or alarm,and the processing algorithm of data are saved to the corresponding txt documents in order to facilitate the others made simulation curve of historical data and access to data.The design can make monitor easier observed each measured point data changes and deal pre or alarm place timely,to achieve the purpose of safety monitoring.

SCM;wireless communication;MFC interface;plurality measured points

TN06

A

1674－6236（2015）10-0100-03

2014-08-23 稿件編號(hào)：201408133

四川理工學(xué)院研究生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（Y2013015）

杜 健(1989—)，男，江蘇新沂人，碩士。研究方向：檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置。