1、无线数据采集系统技术指标及应用
《2024年基于ZigBee技术的无线数据采集系统研究与设计》范文
《基于ZigBee技术的无线数据采集系统研究与设计》篇一一、引言随着物联网技术的快速发展，无线数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。
ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术，在无线数据采集系统中得到了广泛应用。
本文旨在研究并设计一个基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以实现对各类数据的快速、准确、可靠采集和传输。
二、系统概述基于ZigBee技术的无线数据采集系统主要由传感器节点、协调器以及上位机三部分组成。
传感器节点负责数据的采集和初步处理，通过ZigBee无线通信技术与协调器进行数据传输。
协调器负责接收传感器节点的数据，并将其通过有线或无线网络传输至上位机进行进一步处理和分析。
三、传感器节点设计传感器节点是无线数据采集系统的核心部分，其设计直接影响到系统的性能和稳定性。
传感器节点主要包括传感器模块、微控制器模块、ZigBee无线通信模块以及电源模块。
传感器模块负责数据的采集，可根据实际需求选择不同类型的传感器。
微控制器模块负责协调传感器模块和ZigBee无线通信模块的工作，并对数据进行初步处理。
ZigBee无线通信模块负责与协调器进行数据传输。
电源模块为整个节点提供稳定的电源。
四、协调器设计协调器是连接传感器节点和上位机的桥梁，其设计同样重要。
协调器主要包括ZigBee无线通信模块、数据处理模块以及与上位机的接口模块。
ZigBee无线通信模块负责接收传感器节点的数据。
数据处理模块对接收到的数据进行进一步处理，如滤波、去噪等。
与上位机的接口模块负责将处理后的数据传输至上位机进行进一步的分析和处理。
五、系统实现系统实现主要包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计主要包括传感器节点和协调器的电路设计、元器件选型等。
软件设计主要包括传感器节点的数据采集和处理程序、ZigBee无线通信程序以及协调器的数据处理程序和与上位机的通信程序。
在硬件设计方面，需根据实际需求选择合适的元器件，并设计合理的电路以保证系统的稳定性和可靠性。
无线数据采集系统概论
无线传感网络及工业测量装置Wireless sensor network &industrial measure deviceⅠ类采集设备——无线数据采集装置【FW-VI-MLKZ】一、概述无线数据采集监测系统是工业数据无线监测中最典型的应用，也是工业物联网在工业生产中最直接的表现形式。
作为科学生产、科学管理的辅助措施，将分散于企业内各数据监测点的数据、状态等以无线方式进行采集、远程集中显示、分析、处理，能起到生产事故的提前预防、提高生成效率等功能。
无线数据采集系统组网简单，无线通信基于433Mhz开发免申请ISM频段传输数据，传输距离远，抗干扰能力强。
系统组成结构简单，扩展方便。
通常系统由采集设备、信号接收设备组成，也可根据需求加入无线网络中继设备。
二、系统设计依据➢《GB50198-94计算机系统安全准则》➢《HG20507-92工业自动化仪表工程施工及验收规范》➢《GB 50194-93建设工程施工现场供用电安全规范》➢《GB/T 29261.4-2012 无线电通信》三、系统组网结构无线数据采集系统通常包括2种组网形式：1）多点对一点星型网络结构——现场多点数据采集、中控室无线中心接收站接收数据，配合PC机上位机软件组成数据监控系统（图一）；2）点对点网络结构——现场数据采集，中控室无线数据还原装置将数据还原，可配合用户PLC、DCS等（图二）。
一类 网络拓扑图（图一）在同一组网结构内，现场无线数据采集器采集现场数据数据：液位，流量，压力，电流等4-20ma 信号，同时可采集现场设备如电机等设备的状态信号。
无线数据采集器将采集到的信号通过无线网络发送至中心接收站，中心接收站通过与PC 机RS232串口将数据上传至上位机软件系统，同时处理上位机软件发送的控制命令，将控制命令发送至现场，实现对现场设备的启停控制。
4-20ma 信号现场供电本地数据显示参数配置433Mhz 无线通讯4路4-20ma无线数据采集器无线中心接收站上位机系统企业网络数据系统TCP/IP局域网二类 网络拓扑图用户DCS/PLC/MCC4-20ma 信号现场供电本地数据显示参数配置433Mhz 无线通讯4路4-20ma无线数据采集器无线信号还原装置（图二）在此类网络结构中，现场无线数据采集器采集现场数据数据：液位，流量，压力，电流等4-20ma 信号，同时可采集现场设备如电机等设备的状态信号。
基于蓝牙的嵌入式无线数据采集系统的设计
使用得非常广泛。Ｔ ２ ４ 是 Ｔ 公司的 ｌ Ｉ ５３ Ｃ Ｉ ２位串 行模数转换器 ，使用电容开关逐次逼近技术完成 ＡＤ转换过程。由于是串行输入结构 ， ／ 能够节省单 片机 Ｉ ／ Ｏ资源 ， 价格 适 中 ， 辨率 较高 。 Ｌ ２ ４ 其 分 Ｔ Ｃ ５３ 具有 ４线 制 串行接 口 ， 别 为片 选端 （ ｓ ， 分 ｃ ）串行时 钟输 入 端 （Ｏ Ｃ Ｏ Ｋ）串 行 数 据 输 入 端 （ Ａ Ａ Ｉ ＬＣ ， ／ Ｄ Ｔ Ｉ 和 串行数 据 输 出端 （ Ａ Ａ Ｏ Ｔ 。 Ｎ） Ｄ Ｔ Ｕ ） （）传感器采集的数据经过 Ｔ ２ ４ ２ Ｉ ５ ３的 ＡＤ Ｃ ／
的设计Ｉ微 计算机信息，０ ９２ （－ ）１３ １５ Ｊ １ ２ ０ ，５８ ２ ：６ —６ ．
Ｉｌ 马忠梅 ， 英 惠－Ｒ 嵌入 式 处理 器结构 与应 用 ６ 徐 Ａ Ｍ
基 础 『 ． 京 ： 京航 空 航 天 大 学 出版 社 ，０ ２ Ｍ１ 北 北 ２０ ：
３ －６ ． ５ １ ５
１１ ７周春燕， 李彦． 于蓝牙的嵌入式数据采 集系统 基
的设 计［． 采与监 测 ，０ ８２ （＿ ）９ － ６ Ｊ数 １ ２ ０ ，４ ８ １：５９ ． 责任编 辑 ： 杨春 沂
一
２ 一 ３
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｄｓＢｌ ｅ ｏ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ； ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍｓ ｄ ｔ ａ ｑｕ ｓｔ ｎ； ｒ ： ｕ ｔ ｏ ｈ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ； ａ ａ ｃ ｉ ｉ ｏ ＡＲＭ ｉ
引言
转换传给 ＭＳ ４ ０ ４ ７ Ｐ ３ Ｆ ４ ；在 ＭＳ ４ ０ ４ ７的控制 Ｐ３Ｆ４
ｖ ｒｏ ｓ ａ ｉ ｕ ｍｏ ｕ ｅ ｗ ｒ ｅ ｃｉ ｅ ． ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ — ｌｍｅ ｔ ｔｏ ｆ ｓ ｆｗａ ｅ ａ ｄ ａ ｄ ｒ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｉ ｅ ａ ｌ ｄ ｌ ｓ ｅ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ Ｆ ｎ ｌｙ ｈ ｄ ｓｇ ｎ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｒ ｎ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｗｅ ｅ ｎ ｒｄ ｃ ｄ ｎ ｄ ｔ ｉ ．
wifi网络通讯技术在煤矿井下的应用
wifi网络通讯技术在煤矿井下的应用摘要：WiFi通讯技术在煤矿井下的应用，不仅能在很大程度上保证井下工作人员的人身安全，还能有效地保证煤矿井下的正常通信、大大提高煤矿井下作业的效率和质量。
因此，对WiFi通讯技术在煤矿井下的应用进行研究具有十分深刻的现实意义。
关键词：WiFi；通讯技术；煤矿井下作业；应用优势中图分类号：TD65 文献标识码：A1 引言随着我国经济的迅猛发展以及科学技术水平的不断提升，WiFi通讯技术得到了突飞猛进的发展，并被广泛应用于社会生产和生活的方方面面，同时，WiFi通讯技术也为我国煤矿业数字化建设的进一步发展提供了良好的契机。
众所周知，煤矿井下工作环境复杂且恶劣，WiFi通讯技术可以改善井下通信条件，为井下工作人员提供安全保障。
因此，我们应当对WiFi通讯技术在煤矿井下的应用予以高度的重视。
2 WiFi通讯技术在煤矿井下应用的优势1)成本低。
煤矿井下作业应用WiFi通讯技术时，只需要安装若干个无线网络节点便可覆盖较大面积的煤矿周边区域的信号，相对于传统的局域网布局而言，省略了众多的布线环节。
一方面节约了材料成本，另一方面也节约了人力成本。
2)传输速率快。
煤矿井下作业应用WiFi通讯技术，在信号稳定的情况下，WiFi的最高传输速率可达到100Mbps，即使是在有磁场干扰或信号较弱的环境下，我们通过调整WiFi的射频，也能保证WiFi通讯技术的传输速率在10Mbps以上。
这是WiFi通讯技术在煤矿井下作业应用的一个明显的优势，该优势有效地提高了煤矿井下作业的质量和效率。
3)无线信号的覆盖面积大。
一般而言，传统的蓝牙连接技术能覆盖半径15m左右的范围，而WiFi通讯技术的覆盖面积是蓝牙技术的10倍以上，一些增强型的WiFi，其信号甚至能覆盖400m半径范围。
这大大满足了煤矿井下作业对无线信号覆盖面积的需求，为井下作业提供了巨大的便利。
4)系统接入便利。
WiFi通讯系统采用开放的、标准的协议，提供通用的无线传输平台，其他系统可方便接入。
基于GSM短消息无线数据采集系统硬件设计①
基于GSM短消息无线数据采集系统的硬件设计①摘要：本文将控制器和gsm模块相结合，设计成一个智能短消息无线收发器，用它把系统接入gsm网络完成无线数据传输，并给出系统实现的硬件结构图和主要硬件电路。
关键词：短信收发器 gsm模块硬件设计中图分类号：tp274 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）09（b）-0028-021 引言在基于gsm短消息无线数据采集系统的总体设计方案中，硬件电路是系统的最基本的组成部分。
系统的硬件设备主要由数据采集终端、控制器、gsm模块和上位计算机组成（见图1），控制器与gsm 通信模块相接合构成短信收发器来满足无线数据采集系统的需要。
2 短信收发器的硬件框架短信收发器是基于gsm短消息数据采集系统的一个最为重要的组成部分，发挥着及其关键的作用。
它的硬件电路设计是围绕着数据采集、数据汇总和远距离gsm无线传输这些功能来设计的。
其硬件的整体框架如（图2）所示：整个短信收发器的硬件系统包括核心逻辑处理单元，即单片机、外扩ram、外扩flash芯片、参数存储电路、rs-485通讯接口电路、rs-232通讯接口电路、拨码开关、指示灯电路和电源电路。
系统选用具有双串口的单片机做为主控芯片，正常运行时，通过其中一个串行接口与rs-485或rs-232接口电路相连，接收来自数据采集器的数据；另外一个串口与gsm模块相连，当上位机要读取数据或向下位机发送命令的时候，单片机就通过该串行接口和gsm 模块进行通讯，并最终通过gsm网络把数据以短消息的形式传送给上位计算机；外接flash闪速存储器用来存储采集过来的数据或接收到的短消息；参数存储器使用串行e2prom芯片，即使在系统掉电时仍然能够保存住已设定的系统参数；拨码开关电路是用来选择电路状态的，可以切换电路处于rs-232或rs-485通讯状态、还可以选择通信波特率等；指示灯电路用来指示电源、数据收发状态、本地信号场强等信息。
数据采集与处理讲解
1数据的采集与处理1.1数据的采集施工监控中需对影响施工及控制精度的数据进行收集，主要包括环境参数和结构参数，前者又主要是指风速风向数据；后者主要指结构容重、弹模等数据。
施工监控需进行收集的数据如表1-1所示。
1.1.2数据采集方法基于港珠澳大桥特殊的地理位置，采用远程数据采集系统，与传统的数据采集系统相比，具有不受地理环境、气候、时间的影响等优势。
而借助无线传输手段的远程数据采集系统，更具有工程造价和人力资源成本低，传输数据不受地域的影响，可靠性高，免维护等优点。
远程无线数据采集系统的整体结构如图1-2所示。
1-2 远程无线数据采集系统组成结构图1.2数据的处理与评估在数据分析之前, 数据处理要能有效地从监测数据中寻找出异常值, 必须对监测数据进行可靠性检验, 剔除粗差的影响, 以保证监测数据的准确、可靠。
我们拟采用的是最常用的μ检验法来判别系统误差; 用“3σ准则”剔除粗差; 采用了“五点二次中心平滑”法对观测数据进行平滑修正。
同时, 在数据处理之后, 采用关联分析技术寻找某一测点的最佳关联点, (为保证系统评判的可靠性, 某一测点的关联点宜选用2 个以上)。
我们选用3 个关联测点, 如果异常测值的关联测点有2 个以上发生异常, 且异常方向一致, 则认为测值异常是由结构变化引起, 否则, 认为异常是由监测系统异常引起。
出现异常时, 经过判定, 自动提醒用户检查监测系统或者相应的结构(根据测点所在位置), 及时查明情况, 并采取一些必要的应急措施, 同时对测值做标注, 形成报表, 进行评估。
1.2.1系统误差的判别判别原则: 异常值检验方法是建立在随机样本观测值遵从正态分布和小概率原理的基础之上的。
根据观测值的正态分布特征性, 出现大偏差观测值的概率是很小的。
当测值较少时, 在正常情况下, 根据小概率原理, 它们是不会出现的, 一旦出现则表明有异常值。
依统计学原理: 偏差处于2 倍标准差或3 倍标准差范围内的数据为正常值, 之外的则判定为异常。
工业通信中的无线传输技术应用
工业通信中的无线传输技术应用工业通信是指在工业领域中，通过数据传输实现设备与设备之间、设备与系统之间的信息交流与共享。
而无线传输技术是工业通信中一种重要的传输方式，它的应用广泛且具有丰富的优势。
本文将探讨工业通信中无线传输技术的应用，并以工业联网、远程监控和数据采集为主要切入点进行讨论。
一、工业联网中的无线传输技术应用随着工业物联网的兴起，工业联网已经成为许多企业追求高效生产和智能制造的重要手段。
而无线传输技术在工业联网中发挥着重要作用。
1. 无线传感器网络（WSN）的应用无线传感器网络是一种由多个具有感知、处理和无线通信能力的传感器节点组成的网络系统。
它通过无线传输技术将传感器节点与监测中心连接起来，实现对工业设备和环境参数的实时监测与控制。
在工业联网中，无线传感器网络可以应用于设备健康监测、环境监测以及生产过程数据采集等方面，有效提高生产的可靠性和智能化程度。
2. 无线局域网（WLAN）的应用无线局域网是一种基于无线传输技术的局域网技术，它可以提供高速、稳定的无线数据传输服务。
在工业联网中，无线局域网可以应用于设备之间的数据交换和共享，为生产管理和决策提供准确、及时的数据支持。
同时，无线局域网也可以实现现场工作人员的移动办公和远程操作，提高工作效率和生产灵活性。
二、远程监控中的无线传输技术应用远程监控是指通过远程通信和数据传输技术，实时监测和控制位于远离操作者的设备或系统。
无线传输技术在远程监控中的应用使得工业现场的监控更加便捷和智能化。
1. 无线视频监控系统的应用无线视频监控系统通过无线传输技术将现场摄像头的图像和视频数据传输到监控中心，实时展示现场的情况。
在工业远程监控中，无线视频监控系统可以应用于设备故障诊断、生产过程监测以及安全监控等方面。
通过实时观察现场图像和视频，工作人员可以及时发现和处理潜在问题，提高工作效率和安全性。
2. 无线传输设备状态监测系统的应用无线传输设备状态监测系统通过无线传输技术实时监测和传输设备的运行状态数据，包括温度、振动、电流等参数。
物联网中的数据采集与处理技术
物联网中的数据采集与处理技术物联网（Internet of Things, IoT）已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
随着物联网设备的普及和应用，数据采集与处理技术变得愈发重要。
本文将详细介绍物联网中的数据采集与处理技术，并分点列出各个步骤。
1. 概述物联网中的数据采集与处理技术- 物联网中的数据采集与处理技术通过传感器、无线通信和云计算等技术手段，实现了对物联网设备中的数据进行采集、传输和处理。
- 数据采集与处理技术的目标是提取有用的信息并进行合理的处理，以实现物联网设备和系统的智能化和自动化。
2. 数据采集技术- 传感器技术：传感器是物联网中最基本的数据采集设备，能够感知和测量物理量，并将其转化为电信号输出。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光线传感器等。
- 通信技术：物联网设备通过无线通信技术实现与云平台的数据传输。
常见的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、NFC等，其中，LoRa和NB-IoT等低功耗广域网技术广泛应用于物联网领域。
- 数据存储技术：为了方便后续的处理和分析，物联网中的数据需要进行存储。
常见的数据存储方式包括关系型数据库、NoSQL数据库、分布式存储系统等。
3. 数据采集与处理的步骤- 数据采集：物联网设备通过传感器感知环境中的数据，并将其转化为数字信号进行采集。
采集过程需要考虑传感器的选择、位置布置，以及数据的采集频率等因素。
- 数据传输：采集到的数据通过无线通信技术发送给云平台或本地服务器。
在传输过程中需要考虑通信协议的选择、数据安全性等问题。
- 数据存储：接收到的数据需要进行存储，以备后续的处理和分析。
存储可以采用云存储、本地数据库等方式，根据实际需求选择适当的存储方案。
- 数据清洗与预处理：由于数据采集过程中可能出现误差和噪声，需要对数据进行清洗和预处理，去除异常值和噪声，使得数据更加准确和可靠。
- 数据分析与处理：通过数据分析和处理算法，从原始数据中提取有价值的信息。
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TDR遥测数据记录系统
一、用途
TDR遥测数据记录系统，主要用于测点多、分布远、布线难的测量环境。
如桥梁健康监测、桥梁安全监测、建筑检验、电梯检验、特殊设备检验等。
该系统采用无线控制和监控、固态记录、USB“对接”传输或实时遥测传输方式，既可以使用内部电池供电，也可以使用外部供电，具有无线、抗干扰、精度高、数据传输快、便于野外操作的优点。
可测量振动、冲击、压力、噪声、应变、温度、过载、陀螺等信号，适用于桥梁、建筑、铁路、电力、水利、航天、航空等领域。
二、系统组成
1、系统由主控软件、主控机、采集终端等组成。
系统结构框图如下图所示：
TDR遥测数据记录系统硬件结构图
2、主控软件如下图示：
3、TDR采集终端外形如下图示：
TDR-60采集终端外形图 TDR-50采集终端外形图
三、功能特点
远程控制功能：
1、设置采集参数：如采样频率、采集通道数、灵敏度、采集次数、启
动模式、台号等；
2、启动同时采集、停止命令；
输入信号类型：电压、电荷、应变、ICP：
1、可以直接输入电荷<小电流）信号；
2、可以直接接入应变<片）传感器，内部提供供桥电压，可以进行自动
平衡、手动微调；
主控模块可同时遥测控制多达256台采集记录仪；
采集记录仪可采用GPS精准授时，实现多台记录仪完全同步采集；
具有程控放大、程控滤波功能；
可重复多次记录<32次）；
可根据需要做防水、防尘处理；
可以通过无线或USB接口控制和数据传输；
可以采用电池供电和外电源供电，电池可持续供电5小时；
实时监控：采集的同时，进行无线数据监控<查看平均值、均方根值等），进行波形显示。
四、技术指标
* 程控放大倍数：1、2、4、8、16、32、64、128；
** 程控滤波：5Hz、10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz、2KHz、5KHz、10KHz。
五、应用举例
1、桥梁考试—广州番禺大桥
频谱图测点位置图时域波形
2、用于铁路桥应变测量—西宁-兰州大通河铁路桥
应变测量安装采集前端
3、特定设备的检验考试—某游乐场过山车
国产过山车实验进口过山车实验4、索力考试—黑龙江大桥
六、TDR实验方案实例
宁波长丰桥主桥动载实验方案
1.实验对象
长丰桥主桥，桥型为下承式连续梁系杆拱桥，跨径组合为47＋132＋47m，主桥桥长226m，桥宽41.2m。
2.实验工程
脉动实验：在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微小振动响应。
主要测定主拱和桥面系的自振特性(固有振动频率、振型和阻尼比>。
3.实验方案
（1）采集设备
整个实验使用32台振动类型TDR遥测数据记录器。
TDR遥测数据记录器是一种为了克服有线考试系统在桥梁和高耸结构考试过程中存在的诸如：布置和撤收工作量大，某些工程在正常交通条件下无法进行等不足而研制的新型无线数据采集系统，其主要特点是：
a 将滤波器和放大器等二次仪表与A/D转换器，存储器集成为一体，组成整个的考试前端，称之为下位机。
这样二次仪表与采集器之间的连线可以去掉，而且传感器与整个下位机之间的连线可以大大缩短，提高系统的可靠性；
TDR遥测数据采集系统下位机组成示意图
b 将下位机与微机之间的通讯方式由有线改为无线，因此设置上位机，实现与下位机、微机的通讯；
c 将有线考试系统的硬盘记录改为电子盘固态记录，并放在下位机中，以提高存储的可靠性和抗无线干扰能力；
d 考虑到输入信号种类的不同，设计多种输入形式的下位机，如电荷，电压，应变，ICP等；
e 考虑野外考试的需要，供电采用可充电电池和外电源供电两种方式，采用电池供电方式时仪器可以连续工作6小时以上；
其系统组成示意图为：
TDR遥测数据采集系统组成示意图
（2）传感器
本次考试采用32只航天702所生产的6153型高灵敏度加速度传感器，其灵敏度为1000pC/g左右，使用频率范围0.3-1000Hz，测量量程100g。
（3）处理软件
使用北京京南航天数据技术有限公司开发的OMAS模态识别系统，软件包含六种识别方法如下：
软件提供采集数据的预处理、处理与批处理功能，包括：滤波、多项式拟合、FFT变换、自相关、互相关、功率谱、互谱和相干函数等；提供时域信号实时显示功能和频域信号实时计算实时显示功能，包括：频谱、功率谱、互谱、相干函数等，并提供通过读取采样文件进行时域信号回放功能；提供稳态图和模态评估准则MAC的计算，以方便用户选取模态；提供几何自动和手动建立模型、修改模型和三维动画显示功能；提供贴图功能和三维动画保存功能，方便用户形成报告；提供ODS三维动画功能。
OMAS工作模态软件界面
（4）测点布置
布点情况如图所示，每一个点均布置两向传感器，Y向和Z向。
⊙
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
主桥主梁测点布置示意图<31点）
主桥拱肋测点布置示意图<15点）
（5）实验安排
由于测点布置较多，且每点需测量两个方向的振动信号，如果一次测量，共92路数据需要采集。
故实验按照：保持公共点不动，分批测量的方案进行。
共分为3组进行，第一组，测点1-15，32路数据记录；第二组，测点16-30，32路数据记录；第三组，测点31-45，32路数据记录。
每组记录两种工况数据。
第一种，不断交通；第二种，断交通。
申明：
所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
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