本发明公开了一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置和检测方法，涉及复烤机风速检测领域，包括测量模块、ZigBee网络模块，其中，所述测量模块用于测量两点之间的平均风速，所述ZigBee网络模块用于传输所述测量模块之间的信号，多个所述测量模块连接至所述ZigBee网络模块。本发明能够实时检测复烤机内网面阵列点风速，具有精度高，节约能源的效果。
1.一种基于ZigBee的复烤机风速检测方法，其特征在于，所述检测方法通过风速检测装置执行，所述风速检测装置包括测量模块、ZigBee网络模块，其中，所述测量模块包括在所述复烤机的输送网带的一侧均匀分布n个第一测量模块，以及在所述输送网带的另一侧均匀分布k个第二测量模块；n个所述第一测量模块与k个所述第二测量模块依次错开且两两成对，从而交叉形成网状均匀分布的阵列点序列；
所述测量模块的每个均包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号处理模块和控制模块，所述控制模块控制所述超声波发射装置发送超声波信号，所述超声波接收装置将收到的所述超声波信号经过所述信号处理模块处理后发送至所述控制模块；
每个所述测量模块的所述超声波发射装置和所述超声波接收装置具有垂直方向的高度差；
所述ZigBee网络模块用于传输所述测量模块之间的信号，所有所述测量模块均连接至所述ZigBee网络模块；
步骤1、定义一侧第i个所述第一测量模块与另一侧对应成对的所述第二测量模块之间的网面风速为Mi，另一侧第j个所述第二测量模块与一侧对应成对的所述第一测量模块之间的网面风速为Lj，交叉形成的阵列点风速为vij，其中，i是在1到n之间的自然数，j是1到k之间的自然数；
步骤2、使用所述超声波发射装置与所述超声波接收装置具有所述高度差的每一对测量模块测量其两者连线之间的平均风速，得到网面风速Mi和Lj；
步骤3、根据步骤2得到的所述网面风速Mi和Lj计算出各阵列点风速vij：
2.如权利要求1所述的基于ZigBee的复烤机风速检测方法，其特征在于，所述ZigBee网络模块包括ZigBee终端节点、ZigBee路由器、ZigBee网络协调器和控制中心，所述ZigBee路由器连接所述ZigBee终端节点与所述ZigBee网络协调器，所述ZigBee网络协调器与所述控制中心相连接以实现所述ZigBee网络协调器与所述控制中心的信息交互，所述ZigBee网络模块使用ZigBee无线通信技术。
3.如权利要求2所述的基于ZigBee的复烤机风速检测方法，其特征在于，所述ZigBee终端节点与所述控制模块连接，以实现所述ZigBee终端节点与所述测量模块的信息交互。
4.如权利要求1所述的基于ZigBee的复烤机风速检测方法，其特征在于，所述风速检测装置还包括支架和多个支杆，所述支架固定设置在所述输送网带两侧，沿所述输送网带运行方向且与所述输送网带平行，所述支杆垂直设置在所述支架上，沿所述输送网带运行方向均匀分布，所述测量模块分别通过所述支杆固定在所述支架上。
5.如权利要求1所述的基于ZigBee的复烤机风速检测方法，其特征在于，所述步骤2中一对测量模块测量其两者连线之间的平均风速的具体步骤包括：步骤2.1、一对测量模块中的一个中的控制模块控制其中的超声波发射装置向一对测量模块中的另一个发出超声波信号并开始计时，开始时刻记为t10；
步骤2.2、一对测量模块中的另一个中的控制模块控制其中的超声波发射装置向一对测量模块中的一个发出超声波信号并开始计时，开始时刻记为t20；
步骤2.3、一对测量模块中的一个接收到超声波信号后终止计时，终止时刻记为t11，一对测量模块中的另一个接收到超声波信号后终止计时，终止时刻记为t21；
步骤2.4、若计时超时或者没有收到超声波信号，则计时清零，重复步骤2.1至步骤2.3；
步骤2.5、计算得到一对测量模块两者连线之间的平均风速v：其中，L为一对测量模块两者连线之间的距离；
一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置和检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及复烤机风速检测领域，尤其涉及一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置和检测方法。
背景技术
[0002] 烟叶经过打叶后得到的片烟，需要在复烤机中经过干燥、冷却和回潮，使得含水率稳定、温度适中，然后包装后进入醇化。复烤时，片烟在复烤机的输送网带上形成一个幅宽3
米以上、厚度约5‑15厘米的烟叶层。烟叶依次通过复烤机的各干燥区、冷却区和回潮区。
[0003] 在片烟的复烤干燥过程中，干燥区侧室的热空气在离心风机的作用下，强制穿过导风网板，使热空气一次地从下往上(或者从上往下)穿过输送网带、叶片层、挡叶网带，然
后再与散热器进行热交换，加热后又被吸入离心风机，部分热空气通过排潮系统排往大气。
[0004] 在干燥区存在片烟与热空气的干燥过程、热空气与蒸汽的换热过程。片烟与热空气的换热干燥与片烟床层本身的特性(如厚度、膨胀状态等)有关，也与热空气的特性(温
度、湿度、风速、均匀程度)有关。热空气的特性整体表现就是在干燥区的一个整体的风场。
风场的均匀性，特别是热空气是否均匀地分布地穿过网面，直接体现在烤机左中右片烟含
水率的偏差上，是影响片烟含水率均匀性的重要因素。
[0005] 干燥区片烟含水率的均匀性包括左中右的均匀和上中下的均匀。左中右的均匀，要求床层厚度均匀和风场均匀；而上中下均匀则要求风速与床层厚度、片烟密度、片烟叶片
结构和失水速度密切匹配。风场的均匀性，是由风机、导风板、挡风网板、排潮口位置等设备
来保证的。因此，要保证片烟含水率的均匀性，需要从设备和工艺多个角度来解决这个问
题。但是当前复烤机干燥区内部风场的调节完全依靠经验调整风机频率实现，并且需要通
过最终产品片烟的含水率检测来判断。
[0006] 在回潮区中，一定温度和较高相对湿度的空气，在风机的强制作用下穿透网面及烟层，其中的水份被烟叶吸收而达到回潮目的。一般地，在温湿度一定的条件下，穿透网面
及烟层的风速越高，烟叶的平衡含水率越高。为使烟叶在一定时间内尽快达到工艺要求的
平衡含水率，回潮腔体内的循环风速越高越好。但是较高的循环风速容易造成网面风速不
均匀，把烟层吹散，引起水份不均匀和烟片飘起造成浪费。目前，采用的主要技术手段是运
用变频技术调整降低循环风机转速，限定网面风速，虽然可有效控制烟片的飘起，但是无法
满足烟片含水率均匀性和平衡含水率的质量要求。
[0007] 申请号为201420111071.4、名称为“复烤机风场测定仪”的中国实用新型专利对风速进行直接测量，对风速直接测量可能使用的皮托管或者三杯式传感器的在测量低速环境
时精度差，而热线式风速传感器没法在较高环境温度下实施。对风速的直接测量仅能够得
到测量点的风速，无法全面的描述复烤机内网面风速的分布，从而对于复烤机内部风场的
调节依据更少。
[0008] 现有技术不能实时准确全面地实现复烤机内网面风速检测，使得烟叶含水率的均匀性无法实时控制，复烤片烟质量不高，存在较为明显的能源浪费现象。
[0009] ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网络协议，具有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全等优点。
[0010] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置和检测方法，能够实时准确全面地实现复烤机内网面风速检测。
发明内容
[0011] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是复烤机内网面阵列点风速的实时检测问题。
[0012] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置，包括测量模块、ZigBee网络模块，其中，所述测量模块用于测量两点之间的平均风速，所述ZigBee
网络模块用于传输所述测量模块之间的信号，多个所述测量模块连接至所述ZigBee网络模
块。
[0013] 进一步地，所述测量模块包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号处理模块和控制模块，所述控制模块控制所述超声波发射装置发送超声波信号，所述超声波接收装置
将收到的所述超声波信号经过所述信号处理模块处理后发送至所述控制模块。
[0014] 进一步地，所述ZigBee网络模块包括ZigBee终端节点、ZigBee路由器、ZigBee网络协调器和控制中心，所述ZigBee路由器连接所述ZigBee终端节点与所述ZigBee网络协调
器，所述ZigBee网络协调器与所述控制中心相连接以实现所述ZigBee网络协调器与所述控
制中心的信息交互，所述ZigBee网络模块使用ZigBee无线通信技术。
[0015] 进一步地，所述ZigBee终端节点与所述控制模块连接，以实现所述ZigBee终端节点与所述测量模块的信息交互。
[0016] 进一步地，所述测量模块位于所述复烤机的输送网带两侧，均匀分布。
[0017] 进一步地，两个所述测量模块可以成对使用，用于测量两者连线之间的平均风速。
[0018] 进一步地，所述测量模块在成对使用时，所述超声波发射装置与所述超声波接收装置在空间上的位置具有高度差。
[0019] 进一步地，还包括支架和多个支杆，所述支架固定设置在所述输送网带两侧，沿所述输送网带运行方向且与所述输送网带平行，所述支杆垂直设置在所述支架上，沿所述输
送网带运行方向均匀分布，所述测量模块分别通过所述支杆固定在所述支架上。
[0020] 本发明还提供了一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置的检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0021] 步骤1、将输送网带一侧均匀分布的n个测量模块与另一侧均匀分布的k个测量模块依次错开，两两成对，交叉形成网状均匀分布的阵列点序列；
[0022] 步骤2、定义一侧第i个测量模块与另一侧对应成对的测量模块之间的网面风速为Mi，另一侧第j个测量模块与一侧对应成对的测量模块之间的网面风速为Lj，交叉形成的阵
列点风速为vij，其中，i是在1到n之间的自然数，j是1到k之间的自然数；
[0023] 步骤3、使用超声波发射装置与超声波接收装置具有高度差的每一对测量模块测量其两者连线之间的平均风速，得到网面风速Mi和Lj；
[0024] 步骤4、根据步骤3得到的网面风速Mi和Lj计算出各阵列点风速vij：
[0025]
[0026] 进一步地，所述步骤3中一对测量模块测量其两者连线之间的平均风速的具体步骤包括：
[0027] 步骤3.1、一对测量模块中的一个中的控制模块控制其中的超声波发射装置向一对测量模块中的另一个发出超声波信号并开始计时，开始时刻记为t10；
[0028] 步骤3.2、一对测量模块中的另一个中的控制模块控制其中的超声波发射装置向一对测量模块中的一个发出超声波信号并开始计时，开始时刻记为t20；
[0029] 步骤3.3、一对测量模块中的一个接收到超声波信号后终止计时，终止时刻记为t11，一对测量模块中的另一个接收到超声波信号后终止计时，终止时刻记为t21；
[0030] 步骤3.4、若计时超时或者没有收到超声波信号，则计时清零，重复步骤3.1至步骤3.3；
[0031] 步骤3.5、计算得到一对测量模块两者连线之间的平均风速v：
[0032]
[0033] 其中，L为一对测量模块两者连线之间的距离；
[0034] 步骤3.1和步骤3.2可依次或同时进行。
[0035] 本发明能够实时检测复烤机内网面阵列点风速，具有精度高，节约能源的效果。
[0036] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
[0037] 图1是本发明的一个较佳实施例的检测装置的结构框图；
[0038] 图2是本发明的一个较佳实施例的检测装置的原理示意图；
[0039] 图3是本发明的一个较佳实施例的检测装置在网面上的俯视分布示意图。
具体实施方式
[0040] 以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文
中提到的实施例。
[0041] 在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定
每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0042] 如图1所示，本发明提供了一种基于ZigBee的复烤机风速检测装置，包括测量模块1、ZigBee网络模块，测量模块1发送超声波信号并测量接收端的时间差，ZigBee网络模块用
于传输测量模块1的测量信号，多个测量模块1连接至ZigBee网络模块。
[0043] 测量模块1包括超声波发射装置11、超声波接收装置12、信号处理模块13和控制模块14，控制模块14控制超声波发射装置11发送超声波信号，超声波接收装置12将收到的超
声波信号经过信号处理模块13处理后发送至控制模块14。
[0044] ZigBee网络模块包括ZigBee终端节点21、ZigBee路由器22、ZigBee网络协调器23和控制中心24，ZigBee路由器22连接ZigBee终端节点21与ZigBee网络协调器23，ZigBee网
络协调器23与控制中心24进行信息交互。
[0045] 测量模块1获得的数据经由控制模块14与ZigBee终端节点21相连，经ZigBee网络发送到控制中心24。
[0046] 图2为检测装置的原理示意图，用于阐述一对测量模块1连线之间利用超声波测量风速的原理。
[0047] 如图2所示，复烤机输送网带两侧分别设置有水平支架5。每个支架5上分别安装两个邻近的长度不相等的支杆3和支杆4，其中支杆3和支杆4与支架5垂直，支杆3的顶部设置
有超声波发射装置11，支杆4的顶部设置有超声波接收装置12，支杆3和支杆4不等长，使得
超声波发射装置11与超声波接收装置12具有垂直方向的高度差。
[0048] 在替换实施例中，同侧的支杆3和支杆4也可以是一个支杆或者是一体的结构。
[0049] 位于位置100的测量模块1中的控制模块14控制其超声波发射装置11向位于位置200的超声波接收装置12发出超声波信号并开始计时，开始时刻记为t10；
[0050] 同时位于位置200的测量模块1中的控制模块14控制其超声波发射装置11向位于位置100的超声波接收装置12发出超声波信号并开始计时，开始时刻记为t20；
[0051] 位于位置100的测量模块1中的超声波接收装置12接收到超声波信号后终止计时，终止时刻记为t11，位于位置200的测量模块1中的超声波接收装置12接收到超声波信号后终
止计时，终止时刻记为t21。
[0052] 若计时超时或者没有收到信号，则计时清零，重复上述发信号与计时过程。
[0053] 记一对测量模块1之间的距离为L，则可以得到一对测量模块1之间的直线上风速的平均值v。
[0054]
[0055] 图3为检测装置在网面上的俯视分布示意图。
[0056] 如图3所示，为了实现复烤机内网面风速的阵列化测量，在支架5两边均匀放置测量模块1与邻近设置的ZigBee终端节点21。上方支架5等距均匀布置n个测量模块1，下方支
架5等距均匀布置k个测量模块1。虚线连接表示上方测量模块1与下方测量模块1包括一一
对应的超声波发射装置11与超声波接收装置12，虚线交点处的风速vij为拟获得的阵列点风
速。
[0057] 通过检测装置的测量可得每条虚线对应的网面风速，记上方第i个测量模块1与其右下方相应的测量模块1连接的虚线对应的网面风速为Mi，下方第j个测量模块1与其右上
方相应的测量模块1连接的虚线对应的网面风速为Lj，考虑网面风速为各个阵列点风速的
加权平均，得到式(2)：
[0058]
[0059] 同时，考虑到同一虚线通路上的阵列点序列，其变化规律应能反映与其交叉的另一条虚线的特点，故有：
[0060] vi1:vi2:…:v1k＝L1:L2:…:Lk (3)
[0061] v1j:v2j:…:vnj＝M1:M2:…:Mn (4)
[0062] 将式(3)和(4)代入式(2)后有：
[0063]
[0064] 图3示出为复烤机输送网带两侧均有9个测量模块1的情形。事实上，可以在两侧各设置不少于两个测量模块1。根据复烤机的长度与宽度，以及所求网面阵列点风速的精度，
可以确定复烤机输送网带两侧测量模块1的数量以及阵列点的数量，从而实现网面阵列点
风速的准确测量。
[0065] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员
依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术
方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
