基于zigbee無線通信的管道位移檢測系統技術方案

本實用新型專利技術涉及基于zigbee無線通信的管道位移檢測系統，屬于測繪技術領域；系統采集節點安裝在管道接口處,協調節點安裝在中控室屋頂，PC機固定在中控室中，采集節點采集的位移信息傳送到協調節點，再由協調節點通過RS232串口傳送到PC機中；本系統可以有效預測復雜地形下的礦漿輸送管道線位移，可保障管道運輸的運行、減少因管道地基位移導致的損失，同時結構簡單，工作穩定。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及基于zigbee無線通信的管道位移檢測系統，屬于測繪

技術介紹
隨著我國鋼鐵エ業的快速發展，穩定的鐵精礦供給已成為制約該行業發展的瓶頸。國外的鐵礦石價格日益增長，國內發現的大儲量鐵礦山多處于交通不便、地形復雜的邊遠山區，且許多礦山地處國家自然保護區。鐵精礦水力管道輸送成功實現了高效率、低成本、無污染地將年產數百萬噸鐵礦石運輸到鋼鐵廠。鐵精礦礦漿管道大多鋪設在山勢陡峭、人煙稀少、施工難度極大的山區，施工過程中有的還需要翻山越嶺。在云南東川有一條國內首個采用自流跌落的方式，全長十公里的鐵精礦礦漿管道，具有低能耗，零排放，零污染、環保生態的特點。管道輸送多在交通比較困難的山區使用，對管道維護采用傳統的巡檢方式更顯得十分不便。如何保證礦漿輸送管線在地質復雜的情況下安全、平穩、環保地運行，成為了研究的主要問題。為確保其運行期間的安全可靠，必須采取相應安全防護措施。如電氣保護、機械保護、泄放保護、水擊的預先保護控制、附加系統的控制保護等。特別是在管道地基發生變化等會導致管道位移，管道的位移累積對管道危害特別大，可能出現管道斷裂等重大災害。災害一旦發生對管線輸送產能破壞極大，對周邊環境污染也嚴重。必須增加采用可靠的儀表和電氣設備組成獨立系統對管道線位移檢查。因檢測位移的傳統傳感器測量位移都需要一定的基準來比較數據，而在山區基準固定困難，再加上山體上的基準有可能和管道一同變化，位移量不易準確獲得。需選用先進的傳感器和測量方法獲得位移量。管道線地處山區，地形復雜、交通不便、電カ難供應、信息傳遞困難等，位移信息獲取后的通信問題也成為核心問題。
技術實現思路
為確保管道線安全穩定的運行，為了解決復雜地形下的礦漿輸送管道線位移引起的安全問題，本技術提出了一種基于zigbee無線通信的管道位移檢測系統，可以有效預測復雜地形下的礦漿輸送管道線位移，可保障管道運輸的運行、減少因管道地基位移導致的損失，同時結構簡單，工作穩定。本技術采用了以下方案系統包括管道I、采集節點2、協調節點3、鋰電池4和PC機5 ;采集節點2安裝在管道I接ロ處，采集節點2由鋰電池4提供電源，協調節點3安裝在中控室屋頂，PC機5固定在中控室中，采集節點2包括管道位移傳感器6、信息處理模塊7和信息發送模塊8 ;管道位移傳感器6把采集的管道位移信息送入信息處理模塊7中，信息處理模塊7對管道位移信息處理以后經過信息發送模塊8進行傳輸，協調節點3包括信息接收模塊9和處理芯片10，采集節點2采集的位移信息傳送到協調節點3，再由協調節點3通過RS232串ロ傳送到PC機5中。所述的采集節點2為多個，相鄰的采集節點2彼此間隔200米。所述的管道位移傳感器6采用ADI公司的MEMS三軸加速度傳感器ADXL345，設定13位模式，測量范圍正負16g，輸出數字量加速度值經過二次積分計算獲得位移量；信息處理模塊7采用CC2530芯片；信息發送模塊8采用無線通信傳輸，采用基于zigbee協議的芯片CC2530發射轉發和接收數據；信息發送模塊8射頻部分加裝有功率放大器11和低噪聲放大器12。本技術的有益效果在于本系統將MEMS加速度計和無線通信結合起來，具有體積小、集成度高、接口電路簡單、應用成本低；利用zigbee無線通信協議組成線型網絡，節點之間可以實現級聯和多跳傳輸位移信息，具有一定的推廣應用價值。附圖說明圖I為本技術的固定示意圖；圖2為本技術的連接示意圖； 圖3為本技術的采集節點的信息發送模塊示意圖；圖4為本技術的采集節點程序流程圖。圖中1-管道、2-采集節點、3-協調節點、4-鋰電池、5-PC機、6-道位移傳感器、7-信息處理模塊、8-信息發送模塊、9-信息接收模塊、10-處理芯片、11-功率放大器、12-低噪聲放大器。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步說明，以方便技術人員理解。如圖I所示系統包括管道I、采集節點2、協調節點3、鋰電池4和PC機5 ;采集節點2安裝在管道I接口處，協調節點3安裝在中控室屋頂，PC機5固定在中控室中。其中，管道地處海拔三千米山區，不易鋪設有線電線，采集節點2選用兩節鋰電池串聯供電模塊。如圖2所述，所述的采集節點2包括管道位移傳感器6、信息處理模塊7和信息發送模塊8 ;管道位移傳感器6把采集的管道位移信息送入信息處理模塊7中，信息處理模塊7對管道位移信息處理以后經過信息發送模塊8進行傳輸，協調節點3包括信息接收模塊9和處理芯片10，采集節點2采集的位移信息傳送到協調節點3，再由協調節點3通過RS232串口傳送到PC機5中。位移采集節點2作為終端節點采集發送數據，同時兼有路由節點的功能實現數據接收轉發。因數據級聯傳輸，為保證通信的可靠性，所述的采集節點2為多個，相鄰的采集節點2彼此間隔200米，間隔節點之間400m屬于視距傳輸Ikm通信范圍。即使中間一個節點出問題，可以通過多跳方式，跳過一級節點連接入下一節點路由，保證通信的可靠性。所述的管道位移傳感器6采用ADI公司的MEMS三軸加速度傳感器ADXL345，由加速度、速度、位移之間的關系可知，通過對管道位移的運動加速度二重積分可求得管道的運動位移；傳感器分辨率高(13位)，數字輸出數據為16位二進制補碼格式，可通過SPI (3線或4線)或I2C數字接口訪問；本系統中設置該傳感器位13位全分辨率模式，測量范圍正負 16g。如圖3所示信息處理模塊7采用TI公司的CC2530芯片，為增加傳輸距離，信息發送模塊8加裝功率放大器11和低噪聲放大器12。每兩個無線模塊之間的視距傳輸距離可以達到一千米，信息發送模塊8采用無線通信傳輸，采用基于zigbee協議的芯片CC2530發射轉發和接收數據。如圖4所示采集節點2的實現過程如下首先對采集節點2的管道位移傳感器6、信息處理模塊7和信息發送模塊8進行初始化，在信息處理模塊7上設定定時時間，定時到則讀取網絡信息是否有數據需要轉發；不到定時時間，則讀取傳感器輸出數據并計算位移量，計算出位移量大小，判斷是否達到超過閾值，如果達到閾值則發出警報，并將數據送入信息發送模塊8編碼發送位移量數據；如果沒有達到閾值則轉至定時，定時時間到判斷信息發送模塊8是否有數據需要轉發，如有數據接收則轉發數據，沒有則繼續倒計時。本技術通過附圖進行說明的，在不脫離本技術范圍的情況下，還可以對 本技術專利進行各種變換及等同代替，因此，本技術專利不局限于所公開的具體實施過程，而應當包括落入本技術專利權利要求范圍內的全部實施方案。權利要求1.基于Zigbee無線通信的管道位移檢測系統，其特征是系統包括管道(I)、采集節點(2)、協調節點(3)、鋰電池(4)和PC機(5);采集節點⑵安裝在管道⑴接ロ處，采集節點⑵由鋰電池⑷提供電源，協調節點⑶安裝在中控室屋頂，PC機(5)固定在中控室中，采集節點(2)包括管道位移傳感器(6)、信息處理模塊(7)和信息發送模塊(8);管道位移傳感器(6)把采集的管道位移信息 送入信息處理模塊(7)中，信息處理模塊(7)對管道位移信息處理以后經過信息發送模塊(8)進行傳輸；協調節點(3)包括信息接收模塊(9)和處理芯片(10)，采集節點(2)采集的位移信息傳送到協調節點(3)，再由本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于zigbee無線通信的管道位移檢測系統，其特征是：系統包括管道(1)、采集節點(2)、協調節點(3)、鋰電池(4)和PC機(5)；采集節點(2)安裝在管道(1)接口處,采集節點(2)由鋰電池(4)提供電源，協調節點(3)安裝在中控室屋頂，PC機(5)固定在中控室中，采集節點(2)包括管道位移傳感器（6）、信息處理模塊（7）和信息發送模塊（8）；管道位移傳感器（6）把采集的管道位移信息送入信息處理模塊（7）中，信息處理模塊（7）對管道位移信息處理以后經過信息發送模塊（8）進行傳輸；協調節點(3)包括信息接收模塊（9）和處理芯片（10），采集節點(2)采集的位移信息傳送到協調節點(3)，再由協調節點(3)通過RS232串口傳送到PC機(5)中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳建德，靳振宇，王曉東，范玉剛，黃國勇，鄒金慧，邵宗凱，張光輝，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：實用新型
國別省市：