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一种基于ZigBee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统

阅读：1031发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种基于ZigBee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统，包括第一路由器、中端节点模块、第二路由器、Zigbee网络、协调器、服务器、互联网、手机客户端和Web用户；所述第一路由器第二路由器和协调器均与Zigbee网络无线连接；所述中端节点模块与路由器无线连接；所述手机客户端和Web用户通过互联网与服务器连接；所述协调器连接服务器和Zigbee网络。该系统可以提高炉膛燃烧系统的智能化管理水平，同时进一步促进燃料能源的节约，并在一定程度上提高炉膛内燃烧值的检测力度；系统还可以通过手机客户端与Web的方式实现远程监控功能，系统用户可以实时了解和控制系统的运行状态，能满足一般情况下的应急需求。，下面是一种基于ZigBee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统，包括第一路由器、中端节点模块、第二路由器、Zigbee网络、协调器、服务器、互联网、手机客户端和Web用户；其特征在于：所述第一路由器第二路由器和协调器均与Zigbee网络无线连接；所述中端节点模块与路由器无线连接；所述手机客户端和Web用户通过互联网与服务器连接；所述协调器连接服务器和Zigbee网络。

2.根据权利要求1所述的基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统，其特征在于：所述的路由器包括：ZigBee节点终端的所有功能模块，其中把CC2530芯片模块的通信模式设置为路由器；所述的协调器包括CC2530芯片及其外围电路，其中把通信模式设置为协调器；所述的服务器包括主板、CPU、内存条、硬盘及其服务系统；所述的Web服务器包括：Web服务器软件、服务器电脑、输入网页与输出网页；所述的Web服务器软件需安装在服务器电脑中，并对软件做好正确的配置；所述的手机客户端软件包括基于安卓系统及苹果系统下开发的一款手机客户端软件。

3.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统，其特征在于：所述的温度模块为高精度高温热敏传感器及外围电路；所述的气压传感器模块为气压传感器及外围电路；所述的图像传感器为工业控制摄像头及外围电路。

说明书全文

一种基于ZigBee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统

[0001] 本发明涉及高温工业监控设备技术领域，尤其是涉及一种基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统。

背景技术

[0002] 炉膛火焰监控系统是我国火电站、高温工业窑炉自动化、智能化的重要组成部分。目前，我国高温工业技术日趋高速发展，特别是工业炉膛技术方面，因此工业炉膛能否高效、节能运行、减少环境污染运行、安全运行等各种问题显得尤为重要。高温工业炉膛火焰监控系统在火电发电站、工业窑炉等方面监控已大量应用，这不但提高了火电发电效率、工业企业的生产效率，还提高了设备运行的安全性能和使用寿命。

[0003] 现有炉膛监控设备技术中存在如下缺点：视频信息处理较慢，自动化、智能化程度较低；功能单一，不能根据实际需求或者环境状况对炉膛火焰进行自适应地调整；不能实时远程监管炉膛火焰监控系统；现有的炉膛火焰监控系统网络化管理水平低。

[0004] 正是在上述背景之下，本发明结合传感器技术、ZigBee无线网络技术和DSP图像处理技术，提出了一种炉膛火焰监控系统方案。其目的在于克服以上所述的缺点，提供一种既能实时监管炉膛火焰燃烧状态，又能根据炉膛内部环境对炉膛火焰的燃烧状态进行自适应调整，还能供手机和Web用户进行远程服务的炉膛火焰监控系统。

发明内容

[0005] 本发明提出一种基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统，包括第一路由器、中端节点模块、第二路由器、Zigbee网络、协调器、服务器、互联网、手机客户端和Web用户；所述第一路由器第二路由器和协调器均与Zigbee网络无线连接；所述中端节点模块与路由器无线连接；所述手机客户端和Web用户通过互联网与服务器连接；所述协调器连接服务器和Zigbee网络。

[0006] 作为本发明的进一步技术方案：所述的路由器包括：ZigBee节点终端的所有功能模块，其中把CC2530芯片模块的通信模式设置为路由器；所述的协调器包括CC2530芯片及其外围电路，其中把通信模式设置为协调器；所述的服务器包括主板、CPU、内存条、硬盘及其服务系统；所述的Web服务器包括：Web服务器软件、服务器电脑、输入网页与输出网页；所述的Web服务器软件需安装在服务器电脑中，并对软件做好正确的配置；所述的手机客户端软件包括基于安卓系统及苹果系统下开发的一款手机客户端软件。

[0007] 作为本发明的进一步技术方案：所述的温度模块为高精度高温热敏传感器及外围电路；所述的气压传感器模块为气压传感器及外围电路；所述的图像传感器为工业控制摄像头及外围电路。

[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统架构为ZigBee自组网络与互联网相结合结构，当系统有新增炉膛监控加入时，无需对系统进行复杂设置，只需要对其新加入的节点模组设置相应ID即可，极大地方便了系统的扩展。ZigBee炉膛火焰监控终端节点模组可以根据炉膛内部传感器模组采集的数据对炉膛火焰助燃设备进行智能调节，使炉膛火焰达到一定标准的燃烧点，使燃料充分燃烧。该系统可以提高炉膛燃烧系统的智能化管理水平，同时进一步促进燃料能源的节约，并在一定程度上提高炉膛内燃烧值的检测力度；系统还可以通过手机客户端与Web的方式实现远程监控功能，系统用户可以实时了解和控制系统的运行状态，能满足一般情况下的应急需求，同时也极大地方便了工作人员对系统的监测和管理。

附图说明

[0009] 图1是本发明的结构示意图；

[0010] 图2是本发明的终端节点的结构示意图；

[0011] 图3是本发明的ZigBee网络模块程序流程示意图；

[0012] 图4是本发明的DSP处理器及单片机系统程序流程示意图。

具体实施方式

[0013] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0014] 参见图1，本发明实施例中，一种基于Zigbee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统，包括第一路由器101、中端节点模块102、第二路由器103、Zigbee网络105、协调器106、服务器107、互联网108、手机客户端109和Web用户110；所述第一路由器101、第二路由器103和协调器106均与Zigbee网络105无线连接；所述中端节点模块102与路由器102无线连接；所述手机客户端109和Web用户110通过互联网108与服务器107连接；所述协调器106连接服务器107和Zigbee网络105。

[0015] 参见说明书附图2，本发明的终端节点模块包括：CCD工控摄像头201、温度传感器模块202、气压传感器203、A/D转换模块204、DSP处理器205、CC2530ZigBee节点206、高速存储207、键盘208、报警模块209、单片机210、外设总线接口211、显示屏212、电源模块213，且单片机210与Zigbee节点206、高速存储207数据相连。其中DSP处理器205、CC2530Zigbee节点206、单片机210为终端节点模块的核心，DSP处理器205主要负责对CCD工控摄像头采集到的图像进行处理和对所有采集到数据进行存储，CC2530Zigbee节点206主要负责数据信号的发送、接收及网络加入，当ZigBee网络加入成功时，如果接收到来自单片机的新数据，则把数据传输至协调器端，协调器与服务器通过串口相连，数据最后通过串口出送到服务器，如果服务器端有控制指令下发时，则先传输至协调器再通过ZigBee网络传输至ZigBee节点，最后传输单片机执行指令，单片机210主要负责读取存储中的数据、显示数据、发送数据至CC2530Zigbee节点206s、执行服务器下发的控制指令及根据数据对炉膛火焰进行自适应调控。其中A/D转换模块204为高精度16位的A/D转换器，主要负责把采集到的模拟信号数字化。其中高速存储207主要负责节点模块采集到所有数据的存储。其中显示器212负责对炉膛火焰状态等相关信息的显示。其中键盘负责各种输入值的设定和修改。其中报警模块112主要负责系统出错后的报警。其中外设总线接口是与炉膛助燃设备相连接的接口，单片机的反馈控制信号是通过它传送给炉膛助燃设备的。其中电源模块213负责模块所有用电芯片的供电。

[0016] 本发明的工作过程分为三个相对独立工作过程。其中：第一个工作过程是节点模块的数据采集和数据处理。首先由传感器采集数据，经过A/D高精度转换器后把采集到的信号数字化，通过数据总线传送至DSP处理器，接着由DSP处理器对数据进行处理，最后送高速存储器存储；其中，第二个工作过程是单片机系统的工作过程。首先单片机读取高速存储中的新数据，然后对新数据值与设定的数据值进行比较，之后再根据比较结果对炉膛助燃设备发送控制信号，最后把所有的相关信息送显示屏显示及CC2530Zigbee节点206发送至ZigBee网络，且单片机系统中设置有中断入口，中断入口专门为来自ZigBee网络中控制信号开放；其中，第三个工作过程是ZigBee网络的组建、数据传输及系统的远程设备的控制与服务。其过程为：首先是协调器连接服务器，协调器确认服务成功后，接着进行网络的建立以及网络的相关配置，再由路由器寻找、建立及修复网络报文，最后终端设备加入网络，这样就组成一个ZigBee物联网络。网络组建好之后，协调器发送测试指令到终端设备，终端设备收到测试指令后，将发送测试反馈信息到协调器，协调器接收到反馈信息便开始正常工作。此时终端节点将数据通过网络传送至服务器，服务器对其数据进行存储和管理。服务器除了管理存储数据外，还可以根据环境情况需要手动调节炉膛火焰的燃烧状态。在服务器电脑端同时安装手机客户服务软件与Web服务软件，服务器电脑通过网络接口与互联网相连通，因此只需给服务器申请一个域名，并对手机客户服务软件与Web服务软件做好基本配置，那么手机客户端用户与Web用户就可以远程访问服务器。当Web用户输入域名进入输入网页后，在输入网页中输入请求，Web服务器将根据请求把反馈信息通过网络传送到输出网页供Web用户浏览，如果Web用户有请求需要控制炉膛火焰燃烧运行状态，则Web服务器把请求传送控制系统的服务器，服务器将控制指令通过ZigBee网络传输到单片机进行执行，手机客户端用户只需打开软件直接操作，操作请求的基本过程与Web用户一致。

[0017] 参见说明书附图3：下面结合具体实施例进一步具体说明本发明的zigbee网络模块工作流程。将本发明基于ZigBee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统的各个器件通电，系统的各个部件进行自动初始化。

[0018] 协调器的工作流程即：首先是各硬件接口初始化，然后协调器建立网络并监控，如果收到来自ZigBee网络的信号时，则判断信号是否为本网段的加入信号，是节点加入信号则批准加入并分配地址，再发送测试信号，加入网络完成后，在协调器程序中给服务器的控制信号设定一个中断入口，当有来自服务器的控制指令时，则优先把控制指令传送至目标节点的单片机，单片机再执行其指令需要控制的动作。如果没有来自服务器控制指令则接收路由器和终端设备发送过来的数据包，并通过协调器的串口把数据传送至服务器。

[0019] 终端节点的工作流程即：首先各硬件端口自动初始化，然后加入网络，新加入网络的ZigBee炉膛火焰监控终端节点模组需要接收协调器的测试信息，如果没有收到则继续加入网络，收到来自协调器信息则执行下一项工作，此时在节点程序中设定一个来自协调器的中断入口，当协调器有控制指令下发时，直接将控制指令传送至目标节点，然后让单片机根据指令对其做相应的控制工作，如果没有指令下发则判断单片机是否有数据发送，单片机没有数据发送，返回主程序，如果有来自单片机的数据，则吉首数据并对数据打包，再将数据发送至协调器。

[0020] 参见说明书附图4：将本发明基于ZigBee与DSP技术的炉膛火焰图像监控系统的节点模块通电，各个部件进行自动初始化。其节点的核心模块工作过程如下。节点模块的工作过程是两个相对独立的工作过程，即DSP处理器工作过程和单片机工作过程。

[0021] DSP处理器工作过程如下：各器件初始化后，DSP处理器接收来自A/D转换模块的数据信息，其A/D转换模块的数据信息来源是各传感器模块采集到的模拟信息数字化的结果。然后，对所采集到得信息进行存储，接着对其数据信息进行处理，信息处理主要包括对图像信息的处理，其对图像处理方法主要有边缘流、灰度归一化等方法，图像的处理方法需根据用户对炉膛火焰检测的参数需求来确定，对其图像传感器采集到的图像进行处理主要目的是把图像数据化，根据图像信息判断出其它炉膛燃烧数据，对其它传感器采集到的数据则是数据打包，以便单片机系统对数据的读取。当数据处理完后再对其处理后数据进行存储。单片机的工作过程如下：当系统通电后，其单片机各部件自动初始化，然后读取存储器中经过DSP处理器处理后的数据，此时，在单片机程序中设定一个中断入口，其中断入口主要是为来自ZigBee网络的控制动作设定的，中断服务程序是接收和执行其控制指令的过程。接着把读取到数据传送至ZigBee节点模块，其节点模块再把数据传送至服务器，之后单片机把读取到的数据值与设计值进行比较，如果读取到得数据值达到了设定值的范围，则直接送数据在显示器端显示，如果没有达到设定值的范围，则继续与设定值范围比较，其首先比较是否低于设定值范围，如果比较结果为是，则对数据进行标记再进行报警，再根据数据数值对辅助助燃设备进行上升数值控制，如果比较结果为否，则对数据进行标记且报警，再对辅助助燃设备下降数值控制，最后把数据送显示器显示。

[0022] 对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0023] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种炉膛-专利编号CN102679389A	2020-05-12	686
一种炉膛-专利编号CN103807871A	2020-05-12	238
一种炉膛-专利编号CN107726371A	2020-05-13	679
一种炉膛-专利编号CN104633717A	2020-05-11	60
一种炉膛-专利编号CN104848264B	2020-05-13	1026
一种炉膛-专利编号CN104848264A	2020-05-11	771
节能炉膛-专利编号CN104832952B	2020-05-11	912
节能炉膛-专利编号CN104832952A	2020-05-13	969
一种炉膛-专利编号CN104019472A	2020-05-12	776
一种炉膛-专利编号CN104019472B	2020-05-11	76

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