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1、2009年第8期仪表技术·57·基于ZigBee的机车蓄电池监测系统设计张兴波(东营市科学技术协会,山东东营257091)摘要:文章在研究ZigBee协议的基础上,从蓄电池监测的实际需要出发,设计了一种具有实用价值的机车蓄电池在线监测系统。该系统采用AVR单片机和CC2420无线通信模块,通过自组织方式形成网络,具有可靠性高、节点成本低、网络可扩展性好等优点,可为机车安全运行提供技术保障。关键词:ZigBee;蓄电池;机车;节点中图分类号:TM930文献标识码:B文章编号:1006-2394(2009)08-0057-03DesignofaVRLADetectSysteminL
2、ocomotiveBasedonZigBeeZHANGXing2bo(DongyingAssociationforScienceandTechnology,Dongying257091,China)Abstract:OnthebaseofZigBeeprotocol,apracticalVRLAdetectsystemisdesignedaccordingtotheactualrequirements.ThelowenergyconsumptionMCU-AVRandwirelesscommunicationmoduleCC2420areusedinthissystem.Itf
3、ormsnetworkbywirelesscommunicationandhasahighcredibility,lowcostandgoodextension.Therefore,itprovidestechnicalsurportforsafetyofthelocomotive.Keywords:ZigBee;VRLA;locomotive;node低速率、低功耗、低成本、短时延的双向无线通信技术。0引言ZigBee技术的主要特点包括以下几个部分:由于具有容量大、电压稳定、免维护、无污染、无记(1)数据传输速率低,只有10～250kbit/s,专注忆效应、不腐蚀设备等特点,
4、免维护铅酸蓄电池已被广于低速传输应用;泛应用于铁路、通信、电力、航空航天等领域。免维护(2)功耗低,在低耗电待机模式下,2节普通5号铅酸蓄电池在铁路机车上运用已有7、8年的时间,它干电池可使用6个月以上;作为机车控制电路的后备电源,主要为起动内燃机车(3)成本低,因为ZigBee数据传输速率低,协议柴油机和电力机车升弓受流前的准备工作提供电流,简单,所以大大降低了成本;同时也为机车控制电路主电源故障时提供后备电源,(4)网络容量大,每个ZigBee网络最多可支持维持机车故障运行。255个设备;但是在机车上经过一段时间的运行后,免维护蓄(5)有效范围小,有效覆盖范围10～75m之
5、间,电池陆续出现内部活性物质脱落、电解液干涸、极板变具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式形、极板腐蚀、硫化和外壳变形等现象,导致容量降低而定;甚至失效,引发机车机破,对铁路运输秩序造成了不良(6)工作频段灵活,使用的频段分别为2.4GHz、影响。868MHz欧洲及915MHz美国,均为免执照频段。本文提出一种机车蓄电池在线监测系统设计方2系统体系架构案,该方案采用Atmega128L作为主控制器,基于Zig2Bee技术搭建无线网络,将采集的数据传输至主控制本监测系统由主控节点和采集节点组成,按功能模块,实时监测蓄电池性能。划分为:数据采集、网络传输、数据转储、监测预警
6、和调度管理。1ZigBee技术概述数据采集部分主要负责电压的数据采集。网络传ZigBee是IEEE802.15.4的扩展集,是一种近距离、输包含有线传输和无线传输,有线传输将采集的电压收稿日期:2009-03作者简介:张兴波(1974—),男,工程师,主要从事科普、学术交流和电子技术工程等方面的研究。·58·仪表技术2009年第8期数据传输给采集模块,无线传输将网络节点的信息通写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口过ZigBee收发模块传输到主控制模块。调度管理通的状态可设置发射/接收缓存器。电压采集保护电路过ZigBee技术负责对采集模块的节点ID号进行重新主要
7、是防止微处理器的AD转换端口在意外情况下被配置。监测预警功能由主控模块完成,收集采集节点烧毁,保护器件。采集节点接口原理图如图1所示。发回的电压数据并通过LCD显示。数据转储部分由USB模块将采集的数据导入U盘,以便于地面分析软件分析数据。3系统硬件设计3.1芯片选型处理器采用AVR单片机的Atmega系列。主控节点采用Atmega128LMCU,采集节点采用Atmega16LMCU。Atmega系列单片机显著的特点是符合JTAG标准的边界扫描功能、支持扩展的片内调试功能,通过JTAG接口实
