[发明专利]基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于智能监控领域，主要涉及适用于分布式钧瓷窑温环境参数的在线监控系统与方法。 

背景技术

智能监控系统设计是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了智能控制系统发展。智能控制系统具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

温度控制是现代控制技术的一大重要组成部分，许多物理化学反应过程都和温度有着密切关系。钧瓷高温窑是温度控制需求较高的地方，自古便有“神仙烧窑红，十窑九不成”之说，就是用来描述钧瓷烧制难度之大。器物上呈现的窑变色泽，不仅受原料、燃料、釉料等内在条件的影响，还受温度、风向、气候等外界自然条件的影响，其中尤其对温度要求甚高，以往烧制钧瓷多是人为凭借烧制经验来调节温度，烧制成功率不高，如果能够将最佳的经验温度数据加以保存，在后续的烧制中，由设备自动调节实际温度，让其不断逼近最佳经验温度，实现钧瓷窑温的实时监控，就可以大大提高钧瓷烧制的成功率。

近年来，无线传感网络技术正在蓬勃发展，将无线传感器网络技术应用于环境监测是热点之一，由于无线传感器网络的自组织特性和节点设计的微型化、低成本和低功耗，将无线传感器网络技术应用于钧瓷窑温环境数据采集中，可以实现对环境中温度参量的多点同时采集，能够更好的监测整个瓷窑个点的温度变化趋势，从而很好的控制窑瓷烧制过程中的温度值，提高窑瓷烧制的成功率，实现钧瓷烧制的科学化管理。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有陶瓷烧制过程中温度参量监测技术的不足，为陶瓷烧制窑过程中温度控制提供了一种基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于无线传感器网络的分布式钧瓷窑温监测系统，包括无线传感器网络节点和本地监控中心，所述无线传感器网络节点分布在瓷窑周围，包括温度传感器终端节点、路由器节点和网关节点，节点之间相互连接组成无线传感器网络，所述网关节点通过串口线与所述本地监控中心连接；

所述网关节点从所述本地监控中心获取数据采集指令，并直接或者通过所述路由传感器节点向所述温度传感器终端节点广播所述数据采集指令；

所述温度传感器终端节点根据所述数据采集指令采集瓷窑的温度值，并直接发送或者通过所述路由器节点发送给所述网关节点；

所述网关节点将接收的网络温度数据包发送给所述本地监控中心；

所述本地监控中心解析所述网络温度数据包，并根据解析结果实时绘制瓷窑温度三维分布图，并将解析后的温度数据与预设阈值进行比较，若超出预设阈值则发出报警提示。

本发明所述的系统中，该系统还包括远程监控中心，所述监控中心通过因特网与远程监控中心连接。

本发明所述的系统中，所述温度传感器终端节点包括温度传感器功能模块、控制与通信模块和电源模块；

所述温度传感器功能模块包括热电偶和信号调理电路；所述信号调理电路将所述热电偶输出的信号转换为可供模数转换电路采集的模拟电压信号；

所述控制与通信模块包括模数转换电路、温控驱动电路、主处理器、无线通信电路和天线；所述模数转换电路将所述模拟电压信号转换为数字电压信号，并发送给所述主处理器；所述主处理器将所述数字电压信号通过分析处理转换为相应的温度值，并将该温度值与预设值比较，根据比较结果来控制所述温控驱动电路，并将该温度值打包为单节点网络温度数据包发送给所述无线通信模块，以通过所述无线通信电路处理后送交所述天线发送给所述路由器节点。

本发明所述的系统中，所述的路由器节点包括控制与通信模块和电源模块；所述控制与通信模块包括主处理器和无线通信电路，无线通信电路的通过天线输出信号，同时无线通信电路可接收和解析来自天线的信号；所述电源模块由电池和直流变压电路组成，为所述控制与通信模块供电。

本发明所述的系统中，所述网关节点包括控制与通信模块和电源模块；所述控制与通信模块包括天线、无线通信电路、主处理器、串口通信电路，所述无线通信电路与天线连接，所述无线通信电路和所述串口通信电路均与所述主处理器连接；所述串口通信电路与所述本地监控中心连接；电源模块由电池和直流变压电路组成，为所述控制与通信模块供电。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：