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随着国民经济的快速增长,在线分析仪器也得到迅速发展,已在我国各行业得到广泛应用,尤其在工业控制、环境监测以及污染源监测领域,发挥至关重要的作用。目前在线分析仪器主要采用有线通讯方式,虽能满足现有环境下的通讯要求,但由于数据实时性要求的不断提高,以及仪器的远程可靠性维护,传统有线方式已不能胜任。无线传感网技术凭借其低成本、低功耗、网络结构灵活等优势,为在线分析仪器提供新的通信手段,提高仪器的运行效率。因此,无线传感网技术是在线分析仪器发展的重要方向。 课题针对QD-500在线分析仪器的特点和工作原理,对现有仪器的通讯结构进行改进。结合对ZigBee技术的研究,给出以ZigBee无线传感网为基础的在线分析系统网络架构。系统由在线分析仪器平台、网络通讯平台和远程监控系统构成,采用ZigBee与GSM/GPRS技术相结合的网络通讯方式,完成仪器数据的远程传输。 主要研究内容如下:首先,结合在线分析仪器研究背景,阐述无线传感网技术应用的优势及意义。对在线分析仪器和无线传感网的国内外研究现状进行分析与总结,进而确定研究的主要内容。其次,介绍QD-500在线分析仪器结构组成和基本原理,ZigBee技术的网络结构及特点,阐述多种无线通信技术的优缺点和应用领域,最终选择ZigBee技术。然后,构建以ZigBee无线传感网为基础的在线分析系统。介绍在线分析系统的网络结构,完成无线通信节点和基站平台设计。硬件部分包括电源管理模块、串行通信模块、ZigBee和GSM无线通信模块等。软件部分包括各功能模块的实现以及ZigBee网络组网,将仪器通讯格式进行改进,采用Modbus协议实现与网络通讯平台的互联。同时,编写远程监控系统,实现对工业生产中分析仪器的远程监控和故障诊断。 最后进行通讯测试,选择在实验室和厂方环境下进行性能测试,测试结果表明:系统能准确、有效、可靠地完成对在线分析仪器数据采集、数据传输和数据监控,为在线分析仪器的快速发展提供了重要机遇。