山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂 277599
摘要：由于卷烟工艺对车间环境要求比较高，需要车间温湿度稳定，并且现阶段卷烟厂卷包车间影响员工健康的主要因素为噪声和可吸入粉尘，本文设计了一种基于嵌入式无线传感网络的车间环境监控系统，系统通过分布在车间的多种传感器，实时检测车间的温湿度、噪音、可吸入颗粒物PM2.5，当噪声过高或者粉尘浓度过高时，及时提示员工佩戴好发放的劳保用品，通过对环境的实时监控，保障了员工工作时的人身安全。
关键词:无线传感网络；环境监控系统
Environmental Monitoring System of Cigarette Workshop Based on Wireless Sensor Network
Zhiang Qiu,Lihong Shi
(Tengzhou Cigarette Factory, Shandong tobacco Industry Co., Ltd. 277599)
Absrtact: Because the cigarette technology requires a high environment in the workshop, which requires a stable temperature and humidity in the workshop. Noise and inhalable dust are the main factors affecting the health of employees in the cigarette factory's cigarette packing workshop at this stage. This paper designs a workshop environment monitoring system based on embedded wireless sensor network. The system is distributed in the vehicle. A variety of sensors, real-time detection of temperature and humidity, noise, inhalable particulate matter PM2.5 in the workshop, when the noise is too high or dust concentration is too high, prompt employees to wear the issued labor insurance supplies in time, through real-time monitoring of the environment, to ensure the personal safety of employees at work.
Key words: wireless sensor network; environmental monitoring system
1概述
随着工业技术的飞速发展，人们对产品的质量要求日益提高，卷烟作为人们的日常消耗品，烟支质量需要满足更高的标准，烟支生产车间的环境是影响烟支生产工艺质量的重要因素。同时，烟支生产车间的粉尘与噪声是两大主要职业危害因素，为了保证工作人员的身体健康，需要对这两种主要因素进行实时的监控。本文设计了一种基于ZigBee无线传感技术的车间环境监控系统，对车间的温湿度，噪声强度，可吸入颗粒物浓度进行实时的检测，对于提高烟支生产质量和保障员工身体健康有着重大的意义。
2系统架构设计
本文选用ARM6410作为车间环境监控系统的现场控制器，传感器节点选用CC2430芯片，将多个传感器节点分布在卷包车间各处，收集车间的噪声、粉尘、温湿度等环境信息，通过无线传输到现场控制器，车间办公室通过远程终端可以实时的看到监测数据，当数据超出所设定的阈值时，系统会及时的发出警报，提醒操作人员采取措施。系统整体的框架如图1所示。
3系统硬件设计
3.1无线传感器节点设计
系统使用CC2430芯片作为无线传感网节点，CC2430能够提功完整的Zigbee解决方案并满足以Zigbee为基础的应用，以及对低成本、低功耗的要求[1]。使用CC2430芯片的I/O接口与温湿度、噪音、PM2.5颗粒传感器相连接。选用SHT11温湿度传感器检测车间温湿度，数据I/O口连接CC2430的 P1.2 P1.3。选用SDS011传感器检测车间粉尘的浓度，与CC2430 P0.1口。选用音频传感器检测车间噪声情况。
3.2现场控制器设计
本系统选用S3C6410作为现场控制器，S3C6410是一款基于ARM体系结构的32位RSIC微处理器，处理器内部使用32/64位内部总线，具有功能强大，成本低廉的优点[2]，满足本系统的需求。系统总体硬件设计如图2所示。
4系统软件设计
4.1传感器节点软件设计
传感器节点按Zigbee通信协议中的终端节点进行编程，通信模式选择组播模式，传感器节点接入无线网络后，按固定频率向协调器节点发送数据帧。协调器节点通过编程，按照相同的频率接受到数据信息后，通过与现场控制器连接的串口，将数据传送到现场控制器。
4.2协调节点串口通信软件设计
车间环境监控系统协调器节点与6410现场控制器之间通过串口进行通信，使用C语言设计对应的协调器串口收发程序，主要有串口初始化函数、数据发送接收函数、串口收发主程序等，协调器把字符串调整成串口数据，使用232通信协议与现场控制器进行通信。
5监控系统系统测试
系统通电以后，现场控制器通过WIFI入网，通过LINUX系统udhcpc命令动态分配IP，通过电脑浏览器，输入对应的IP地址，页面即可转到监控界面，监控界面如图3所示。监控系统实时显示车间的环境参数信息，界面下方有环境参数允许的范围设定。界面数据每秒刷新一次，当环境数据超出设定范围时，现场控制器上的蜂鸣器会自动报警。通过在传感器节点附近制造声音，测试系统，经测试，从系统检测超限到警报发声的时延为2S左右，满足了项目的要求。
6总结
万物互联是当今科技发展的趋势，本文使用无线传感网络设计了监控系统，采用了适合的zigbee网络通信协议，避免了繁琐的布线，实时对车间环境进行监控，为更好的改善生产环境，提供了一个强有力的工具。
参考文献
[1]马本骥,张静雅.基于ZigBee技术的农田土壤墒情监测系统设计[J].现代农业科技,2018(19):237-239.
[2]毛捷.基于S3C6410的嵌入式远程视频监控系统设计研究[J].中国设备工程,2018(10):103-105.
论文作者:邱志昂, 石利红
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第07期
论文发表时间:2019/8/15
标签：车间论文; 节点论文; 传感器论文; 监控系统论文; 环境论文; 控制器论文; 系统论文; 《当代电力文化》2019年第07期论文;