基于ZigBee物联网的大型仪器设备管理系统设计与实现

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近年来,国家对教育、科研和双一流建设经费投入的提高,各高校和科研院的大型仪器设备数量急剧上升,同时对大型仪器设备管理提出了更高的要求。但是,目前国内高校、科研院所普遍存在大型仪器设备的使用率比较低,共享率不高,闲置率高、使用管理缺乏先进的网络信息化技术等问题。随着物联网技术和“互联网+”的快速发展,利用无线网络技术对大型仪器设备使用进行实时管理成为可能。本文提出了一种基于ZigBee物联网的大型仪器设备管理系统设计方案,采用ZigBee无线数据终端采集器、中继器、集中器实现数据的分组发送和接收,实时在线监测设备使用情况,可实时采集大型仪器设备运行的电流和运行行时间,通过大型仪器设备管理系统进行集中监测、管理和分析处理,随时掌握正常运行、异常和闲置等状态,并可过互联网、移动网络向使用者和管理部门提供异常、闲置及预警信息。本文主要论述了数据采集终端、中继器和集中器硬件选型和设计的过程。重点研究了仪器设备运行电流信息获取方案,通过选型测试,数据采集终端硬件选用基于电磁感应原理的ACS712电流传感器、CC2530核心芯片和主控ATmega8单片机,使其采集节点具有稳定、高性能和低功耗等特点。集中器向上通过W5500转以太网模块与管理系统中心连接,并接收其指令,向下通过Zig Bee模块与整个网络范围的数据采集终端连接,接收数据。整个系统中Zig Bee模块只负责组网和数据传输,而主控ATmega8单片机负责ADC转换和数据处理,充分发挥了各自的优势。结合大型仪器设备管理系统的功能,对系统主要模块的软件进行了针对性的设计。经过实验测试,本系统能精准、稳定、高效、安全的完成各区域的大型仪器设备使用运行数据的采集和传输。该系统硬件易于安装调试,能自由组网,使用广泛,功耗低、成本低、扩展性好等特点,特别是对高校和科研院所有较好的使用价值。
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