基于多傳感器和ZigBee技術的智能沼氣池監控系統

陳昊 朱軍 褚倩云

摘 要： 新能源沼氣被認為是一種優質的可再生資源。監管部門需要采取一種能夠實時監測并對數據及時處理的系統，以減少潛在危害，提高自動化水平。本文設計了一種基于多傳感器和ZigBee技術的遠程智能沼氣監控系統，遠程數據傳輸平臺將傳感網絡采集的數據發至云服務器，便于用戶實時監測現場數據，從而實現了沼氣池的智能化和信息化管理。

關鍵詞：多傳感器；無線傳輸；ZigBee技術；云服務器

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2163（2016）02-

An intelligent monitoring system for methane based on multi-sensor and ZigBee technology

CHEN Hao， ZHU Jun， CHU Qianyun

（ School of Electronic Information Engineering ，Anhui University， Hefei 230601， China ）

Abstract：Methane is regarded as a kind of superior and renewable resource. It is urgent for Regulators to adopt a monitoring system that can constantly monitor environment and

process data duly so as to reduce the potential harm and improve the level of automation. In this paper， a kind of intelligent monitoring system for methane based on multi-sensor and ZigBee technology is designed. Data collected by sensor networks is transmitted to cloud server by remote transmission platform， so that users may process data duly， and the system accomplishes intelligent and information-based management.

Keywords：Multi-sensor； Wireless transmission； ZigBee technology； Cloud server

0 引言

時下研究事實證明：新能源沼氣已經認定是一種優質的可再生資源，因此新能源沼氣技術的開發利用必將帶來顯著的經濟效益和生態效益[1]。而傳統的沼氣池自動化程度及安全性不高，當沼氣池出現異常或故障時，大部分用戶均不具備自主管理能力，且傳統的沼氣池系統也難以將問題準確即時地反饋給維修技術部門。因此，科學地分析新能源沼氣的利用條件和規律，及時地采集現場數據信息并作出合理的分析判斷[2]，對新能源沼氣的推廣安置具有重要意義。本文設計了一種基于多傳感器和ZigBee技術的遠程智能沼氣監控系統，該系統依托分布式無線傳感器網絡對沼氣池內復雜情況進行精確感知[3]，通過4G網絡對數據進行可靠的傳輸，將數據發送至云服務器并完成特征級數據融合，建立基于多傳感器分布式無線傳感器網絡的數據采集和分析的沼氣池預警體系[4]，允許移動設備對云服務器中的數據訪問，實現遠程管理功能。該系統可以減少沼氣池使用時的潛在危害，提高系統自動化水平。

1 監控系統的整體結構

基于多傳感器和無線傳感技術的智能沼氣池監控系統主要由3個部分組成：分布式無線傳感器網絡，遠程無線數據傳輸平臺，云數據管理平臺。如圖1所示。

遠程數據傳輸平臺主要采用4G通信技術。無線遠程云傳輸平臺的功能是將經過融合處理的數據發送至云服務器，連接前端傳感網絡和監控維修中心，并將前端監控點采集到的氣體濃度、溫度、氣體壓強、PH值等信息傳輸到云服務器。

云數據管理平臺主要由云服務器，數據庫和圖形界面組成。用戶可以通過移動終端如手機、平板等實時獲取實時數據信息，實現遠程管理。

2 系統設計方案及軟件設計

數據采集模塊包括溫濕度傳感器、甲烷傳感器、氣壓傳感器等。CC2530芯片具有材料成本低、集成度高、低功耗等優點，滿足傳感網絡節點與協調器的通信要求。

2.2 遠程數據傳輸平臺

系統以4G移動通信技術作為遠程數據傳輸方式[7]，其下載速度可以達到100Mbps，在同一時間，能夠滿足所有的用戶對無線服務的要求。此外，4G和DSL可以設置在電纜調制解調器沒有被覆蓋的地方，并可以拓展到整個區域。

2.3 云數據管理平臺

系統中所有節點采集到的監控數據，通過移動網絡，最終傳入云服務器，并完成特征級數據融合。當存在安全隱患時，該管理平臺自動報警，協助維護部門采取有效措施，降低沼氣池利用的安全隱患。用戶可通過移動終端如手機、平板等訪問云服務器，以實現遠程管理。

2.4 系統軟件設計

3 結束語

本文設計了一種基于多傳感器和ZigBee技術的智能沼氣池監控系統，提出了4G網絡在沼氣池監控系統中的具體設計方法。該系統具有結構靈活、材料成本低、操作方便、推廣價值優良等特點。具有一定的應用前景和參考價值。

參考文獻

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