專利名稱：無線色溫測量系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于色溫測量和無線通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用傳感器技術(shù)、 ZigBee和GPRS無線通訊技術(shù)對色溫進(jìn)行采集和無線傳輸?shù)南到y(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線在道路照明控制中也有應(yīng)用，但是大多存在著通訊接口協(xié)議復(fù)雜，而且需要鋪設(shè)專用線纜，存在著成本高、維護(hù)不方便等問題；窄帶電力線載波直接利用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，省去了專用電纜的安裝，構(gòu)建靈活，具有性價比高、升級方便、維護(hù)簡單等特色，但存在電力線干擾大、傳輸速率慢的缺點(diǎn)，大規(guī)模應(yīng)用的可靠性還有待驗證。隨著通信和自動化技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)因其組網(wǎng)方便，布局容易，維護(hù)簡單的優(yōu)點(diǎn)，開始逐步應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。在道路照明測量中，目前成熟的應(yīng)用大多采用常規(guī)工業(yè)頻段或利用GSM短信息或GPRS/CDMA等公眾網(wǎng)。采用數(shù)傳電臺不但需要申請工業(yè)頻段，天線架設(shè)麻煩，而且設(shè)備價格較高；GSM短消息通信實現(xiàn)簡單，不過實時性和信息量得不到保證，而 GPRS/CDMA按流量計費(fèi)，在照明燈具節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多時，系統(tǒng)成本會急劇上升。ZigBee無線通信技術(shù)具有低成本、低功耗、對等通信的重要特征和優(yōu)點(diǎn)。終端間的直通能力即實現(xiàn)對等通信是短距離無線通信的重要特征，有別于長距離無線通信技術(shù)，對等通信無需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行中轉(zhuǎn)，接口設(shè)計和高層協(xié)議相對比較簡單，更適合于城市道路照明測量系統(tǒng)的規(guī)模化節(jié)點(diǎn)通信，國內(nèi)外已有不少機(jī)構(gòu)和公司開始關(guān)注和研究基于無線通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化道路照明測量系統(tǒng)。光源的色溫是指這個光源所發(fā)出的光的顏色，與某個溫度的黑體所發(fā)出的光的顏色相同或最接近，則黑體的溫度定義為該光源的色溫。適用于現(xiàn)場檢測的便攜式色溫測量儀器，都是利用R、G和B三個模擬通道的輸出，計算出X、Y和Z三刺激值，進(jìn)而計算出色坐標(biāo)χ、y、z，最后再通過色坐標(biāo)計算出光源的色溫。由于模擬匹配不可能完全理想，對子不同顏色的光源，色校正系數(shù)會有差異，因此在標(biāo)定色校正系數(shù)時，所選標(biāo)準(zhǔn)光源的色溫應(yīng)與被測光源色溫接近。目前，市場上銷售的便攜式色溫測量儀器，都是采用色溫為2856K的標(biāo)準(zhǔn)A光源來確定其色校正系數(shù)(色校正系數(shù)確定完后便終生不可修改)，因此用來測量顏色與標(biāo)準(zhǔn)A光源相差甚大的LED光源時，就會產(chǎn)生很大的測量誤差。為此，設(shè)計了色校正系數(shù)能夠根據(jù)被測光源的顏色進(jìn)行調(diào)整的色溫傳感器，以便能夠高精度地測量不同顏色光源的色溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種無線色溫測量系統(tǒng)及其方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對現(xiàn)場照明色溫測量成本高、準(zhǔn)確性差、效率低、數(shù)據(jù)記錄復(fù)雜等問題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是—種無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)所述無線測量系統(tǒng)包含若干個 ZigBee色溫測量終端、ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)、GPRS服務(wù)器以及若干個客戶端。所述ZigBee色溫測量終端輸出3個4至20mA電流信號分別對應(yīng)于紅通道的R值、綠通道的G值和藍(lán)通道的B值，通過計算得到被測光的色溫，然后利用ZigBee技術(shù)將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至遠(yuǎn)端的 ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)通過GPRS技術(shù)將色溫數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無線傳送給GPRS服務(wù)器；若干個客戶端可以通過hternet網(wǎng)絡(luò)查看所有ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，ZigBee色溫測量終端包含色溫傳感器、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及ZigBee無線數(shù)傳模塊。色溫傳感器測量色溫范圍0至2001x(綠通道)的光信號，對應(yīng)輸出4至20mA的電流信號；通過電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，將電流信號轉(zhuǎn)換為OV至5V的電壓信號；緊接著通過分壓電路得到OV至3. 3V的電壓信號；最后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到對應(yīng)的數(shù)字信號，并傳送給微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。ZigBee無線數(shù)傳模塊主要負(fù)責(zé)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并無線發(fā)送所采集到的色溫數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)包含ZigBee無線數(shù)傳模塊和GPRS無線數(shù)傳模塊。 該ZigBee無線數(shù)傳模塊主要負(fù)責(zé)建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并接收各個測量終端上傳的色溫數(shù)據(jù)； 該GPRS無線數(shù)傳模塊主要與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，并對所有的色溫數(shù)據(jù)和對應(yīng)測量終端的信息進(jìn)行處理，最終上傳至GPRS服務(wù)器。優(yōu)選的，所述ZigBee無線數(shù)傳模塊包含微處理器、射頻阻抗匹配電路和2. 4GHz天線。微處理器用于運(yùn)行ZigBee無線傳輸協(xié)議棧程序，以及對收發(fā)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析、處理。 射頻阻抗匹配電路負(fù)責(zé)連接微處理器的射頻端與天線，并達(dá)到50歐姆阻抗匹配的效果。 2. 4GHz天線可以采用塑膠棒天線、陶瓷天線或者PCB天線。優(yōu)選的，所述ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)中ZigBee無線數(shù)傳模塊和GPRS無線數(shù)傳模塊是通過串口進(jìn)行連接。ZigBee無線數(shù)傳模塊通過串口發(fā)送AT指令控制GPRS無線數(shù)傳模塊； GPRS無線數(shù)傳模塊通過串口反饋信息給ZigBee無線數(shù)傳模塊。優(yōu)選的，所述GPRS無線數(shù)傳模塊包含SIM卡、啟動和復(fù)位按鍵、網(wǎng)絡(luò)指示燈、 900MHz天線。ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)之后，通過手動啟動GPRS無線數(shù)傳模塊， 建立與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，網(wǎng)絡(luò)指示燈表明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。優(yōu)選的，所述ZigBee無線數(shù)傳模塊根據(jù)所傳輸距離的要求，可以包含功率放大器，最大輸出功率可以達(dá)到17daii。作為優(yōu)選的，所述的GPRS服務(wù)器具有公網(wǎng)IP地址，并且運(yùn)行遵循TCP/IP協(xié)議的 GPRS服務(wù)器軟件。服務(wù)器必須擁有公網(wǎng)IP地址，才可以與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接。服務(wù)器存儲所采集到的色溫數(shù)據(jù)，記錄網(wǎng)關(guān)信息和所有ZigBee色溫測量終端信息，并且對這些信息進(jìn)行分類和處理。優(yōu)選的，所述客戶端運(yùn)行遵循TCP/IP協(xié)議的無線色溫測量客戶端軟件，用戶可以通過訪問客戶端查看所有ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種無線色溫測量方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(I)ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)上電后進(jìn)行軟硬件初始化，緊接著建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，等待 ZigBee色溫測量終端加入；(2)手動啟動ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)的GPRS無線數(shù)傳模塊，與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，點(diǎn)亮GPRS網(wǎng)絡(luò)連接指示燈；(3) ZigBee色溫測量終端上電后進(jìn)行軟硬件初始化，緊接著自動加入ZigBee網(wǎng)
(4) ZigBee色溫測量終端周期性測量色溫，并將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至 ZigBee-GPRS 網(wǎng)關(guān)；(5) ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)對接收到的色溫數(shù)據(jù)和相應(yīng)的ZigBee色溫測量終端信息進(jìn)行處理，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器；(6)GPRS服務(wù)器存儲所采集到的色溫數(shù)據(jù)，記錄網(wǎng)關(guān)信息和所有ZigBee色溫測量終端信息，并且對這些信息進(jìn)行分類和處理。(7)客戶端運(yùn)行無線色溫測量客戶端軟件，用戶可以通過訪問客戶端查看所有 ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述無線色溫測量方法可以按照如下步驟進(jìn)行首先，ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)上電啟動，其電源指示燈同時開啟，緊接著建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，等待ZigBee色溫測量終端加入。然后，手動啟動ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)的GPRS無線數(shù)傳模塊，與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，點(diǎn)亮GPRS網(wǎng)絡(luò)連接指示燈，并在服務(wù)器顯示界面上顯示當(dāng)前 ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)狀態(tài)。接著，上電啟動若干個ZigBee色溫測量終端，當(dāng)成功加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)之后，周期性測量色溫，并將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)。由于各個終端均是采用電池供電，因此在非測量周期內(nèi)，為達(dá)省電目的，采取休眠處理。最后，ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)對接收到的色溫數(shù)據(jù)和相應(yīng)的ZigBee色溫測量終端信息進(jìn)行處理，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器；GPRS服務(wù)器存儲所采集到的色溫數(shù)據(jù)，記錄網(wǎng)關(guān)信息和所有ZigBee色溫測量終端信息，并且對這些信息進(jìn)行分類和處理。另外，客戶端運(yùn)行無線色溫測量客戶端軟件，用戶可以通過訪問客戶端查看所有 ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是低成本、低功耗、對等通信，接口設(shè)計和高層協(xié)議相對比較簡單，更適合于城市道路照明測量系統(tǒng)以及室內(nèi)照明系統(tǒng)的規(guī)模化。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1是本發(fā)明的實施例中無線色溫測量系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明的實施例中ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的實施例中ZigBee色溫測量終端結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的實施例中色溫測量傳感器原理圖；圖5為本發(fā)明的實施例中電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和分壓電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的實施例中ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)的工作流程圖；圖7為本發(fā)明的實施例中ZigBee色溫測量終端的工作流程圖；圖8是本發(fā)明的實施例中GPRS服務(wù)器軟件的工作流程圖； 圖9為本發(fā)明的實施例中客戶端軟件的工作流程具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。實施例某地區(qū)無線色溫測量系統(tǒng)如圖1，本實施例的無線色溫測量系統(tǒng)采用如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中包含若干個ZigBee色溫測量終端、ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)、GPRS服務(wù)器以及若干個客戶端。所述ZigBee色溫測量終端利用色溫傳感器采集光源的色溫，然后利用ZigBee技術(shù)將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至遠(yuǎn)端的ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)通過GPRS技術(shù)再將色溫數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無線傳送給GPRS服務(wù)器；若干個客戶端可以通過hternet網(wǎng)絡(luò)查看所有ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。道路無線色溫測量的方法包括以下步驟首先，ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)上電啟動，其電源指示燈同時開啟，緊接著建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，等待ZigBee色溫測量終端加入。然后，手動啟動ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)的GPRS無線數(shù)傳模塊，與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，點(diǎn)亮GPRS網(wǎng)絡(luò)連接指示燈，并在服務(wù)器顯示界面上顯示當(dāng)前 ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)狀態(tài)。接著，上電啟動若干個ZigBee色溫測量終端，當(dāng)成功加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)之后，周期性測量色溫，并將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)。由于各個終端均是采用電池供電，因此在非測量周期內(nèi)，為達(dá)省電目的，采取休眠處理。最后，ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)對接收到的色溫數(shù)據(jù)和相應(yīng)的ZigBee色溫測量終端信息進(jìn)行處理，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器；GPRS服務(wù)器存儲所采集到的色溫數(shù)據(jù)，記錄網(wǎng)關(guān)信息和所有ZigBee色溫測量終端信息，并且對這些信息進(jìn)行分類和處理。另外，客戶端運(yùn)行無線色溫測量客戶端軟件，用戶可以通過訪問客戶端查看所有 ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。以下對無線色溫測量系統(tǒng)各個部分進(jìn)行詳細(xì)描述本實施例采用的ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)包含ZigBee無線數(shù)傳模塊和GPRS無線數(shù)傳模塊。該ZigBee無線數(shù)傳模塊主要負(fù)責(zé)建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并接收各個測量終端上傳的色溫數(shù)據(jù)；該GPRS無線數(shù)傳模塊主要與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，并對所有的色溫數(shù)據(jù)和對應(yīng)測量終端的信息進(jìn)行處理，最終上傳至GPRS服務(wù)器。其具體電路連接方式如圖2所示。所述ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)中ZigBee無線數(shù)傳模塊和GPRS無線數(shù)傳模塊是通過串口進(jìn)行連接。所述ZigBee無線數(shù)傳模塊包含微處理器、射頻阻抗匹配電路和2. 4GHz天線。微處理器用于運(yùn)行ZigBee無線傳輸協(xié)議棧程序，以及對收發(fā)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析、處理。射頻阻抗匹配電路負(fù)責(zé)連接微處理器的射頻端與天線，并達(dá)到50歐姆阻抗匹配的效果。2. 4GHz天線可以采用塑膠棒天線、陶瓷天線或者PCB天線。所述GPRS無線數(shù)傳模塊包含SIM卡、啟動和復(fù)位按鍵、網(wǎng)絡(luò)指示燈、900MHz天線。 ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)之后，通過手動啟動GPRS無線數(shù)傳模塊，建立與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，網(wǎng)絡(luò)指示燈表明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。本實施例中所選用的GPRS模塊為SIMCOM公司出品的SIM900A。SIM900A是緊湊型、高可靠性的無線模塊，采用SMT封裝的雙頻GSM/GPRS模塊解決方案，采用功能強(qiáng)大的處理器ARM9216EJ-S內(nèi)核，能滿足低成本、緊湊尺寸的開發(fā)要求。SIM900GSM/GPRS使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS 900/1800MHZ功能的SIM900A以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、
6SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。SIM900A能滿足M2M幾乎所有應(yīng)用要求，尤其是小巧、緊湊型的設(shè)計。其物理尺寸為24mm χ 24mm χ 3mm?；诔墒炜煽康募夹g(shù)平臺，以及提供從產(chǎn)品定義到設(shè)計和生產(chǎn)的服務(wù)支持。SIM900A工作電壓是3. IV至4. 8V，本實施例中電源模塊提供4. 2V電源電壓。 SIM900A與SIM卡采用標(biāo)準(zhǔn)的SIM卡接口電路“VSM”為SIM900A輸出的1. 8V SIM卡工作電壓；“SIM_Data”、“SIM_CLK” 禾P“SIM_RST” 分別為“SIM 卡數(shù)據(jù)”、“SIM 卡時鐘”和“SIM 卡復(fù)位”。SIM900A外部還接有“啟動按鍵”和“復(fù)位按鍵”，這2個按鍵均是低電平有效；啟動SIM900A時，需要常按啟動按鍵IS時間以上；“網(wǎng)絡(luò)指示燈”可以表示當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)， 同樣也是低電平有效。ZigBee新一代SOC芯片CC2530是真正的片上系統(tǒng)解決方案，支持IEEE 802. 15. 4 標(biāo)準(zhǔn)/ZigBee/ZigBee RF4CE和能源的應(yīng)用。擁有龐大的快閃記憶體多達(dá)256個字節(jié)， CC2530是理想ZigBee專業(yè)應(yīng)用。CC2530結(jié)合了一個完全集成的，高性能的RF收發(fā)器與一個8051微處理器，8kB的RAM，32/64/U8/256KB閃存，以及其他強(qiáng)大的支持功能和外設(shè)，CC2530F256表示其內(nèi)部閃存為256KB。CC2530具有強(qiáng)大無線前端，其內(nèi)部集成了 2. 4GHzIEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)射頻收發(fā)器?？删幊梯敵龉β蕿?4. 5dBm,總體無線連接 102dBm。SIM900A是通過串口與ZigBee無線數(shù)傳模塊的微處理器CC2530進(jìn)行連接，“T )” 和“R )”分別為串口接口的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收引腳，“GND”為公共接地端。CC2530通過發(fā)送一些列AT指令，控制SIM900A，例如與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立TCP連接，發(fā)送數(shù)據(jù)包等都是通過發(fā)送AT指令來完成的。使用TCP向遠(yuǎn)端的服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)，首先要建立一個TCP連接。SIM900A作為 CLIENT向遠(yuǎn)程的SERVER發(fā)起一個TCP連接，要成功建立連接需要SERVER端的IP地址是公網(wǎng)的IP地址(可以用撥號的方式獲得，如在PC局域網(wǎng)內(nèi)部則無法建立連接)，然后該服務(wù)器運(yùn)行我們的SERVER軟件，這時就可以在用AT指令控制SIM900A與SERVER建立TCP連接(AT+CIPSTART = “TCP”，"SERVER的IP地址”，"SERVER的端口號”)，連接成功后會返回 CONNECT OK。然后就可以用AT+CIPSEND發(fā)送數(shù)據(jù)到SERVER，若SERVER有數(shù)據(jù)，模塊自動通過串口接收。要關(guān)閉TCP連接可用AT+CIPCL0SE命令。CC2530用AT+CIPSEND命令啟動發(fā)送數(shù)據(jù)命令，返回“>”后輸入發(fā)送的數(shù)據(jù)， CtrRz(Oxla)啟動發(fā)送。發(fā)送完成之后返回SEND OK。此時處于命令態(tài)，若有數(shù)據(jù)發(fā)送再重復(fù)以上的步驟就可以了。每次發(fā)送的數(shù)據(jù)長度應(yīng)小于lOMbytes。接收數(shù)據(jù)為自動接收， 若有遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)則自動接收?？梢杂肁T+CIPHEAD = 1在接收的數(shù)據(jù)前面自動加上標(biāo)識。本實施例采用的ZigBee色溫測量終端包含色溫傳感器、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、分壓電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及ZigBee無線數(shù)傳模塊。其具體電路連接方式如圖3所示。圖4為色溫測量傳感器原理圖，它相當(dāng)于三個分別帶有紅㈨、綠(G)、藍(lán)⑶濾光片的照度傳感器，當(dāng)接受到光輻射時，三個照度傳感器分別輸出IK、Ie和Ib的電流G 20mA)，則R、G、B值分別為R= (Ικ-4) X 12. 5，Ik為帶紅色濾光片傳感器的輸出電流值；G = (Ig-4) X 12. 5，Ig為帶綠色濾光片傳感器的輸出電流值；
B = (Ib-4) X 12. 5，Ib為帶綠色濾光片傳感器的輸出電流值。相應(yīng)的三刺激值X、Y、Z分別為X = K1IHO. 167K3BY = GZ = K3B其中K^ K3為色校正系數(shù)。色坐標(biāo)x、y分別為x = X/ (X+Y+Z)y = Y/ (X+Y+Z)A 值為A = (χ-0· 329)/(y-0. 187)最后，色溫為Τ。= 669A4-779A3+3660A2-7047A+5652為了精確測量色溫，VU)的匹配誤差彡5.5%，余弦特性誤差彡4%，非線性誤差士 1. 0%，傳感器能夠根據(jù)被測光源的光譜特性修正色校正系數(shù)，從而使色溫的測量更加準(zhǔn)確。傳感器色溫測量精度為士25Κ(測量標(biāo)準(zhǔn)A光源)。由于ZigBee色溫測量終端內(nèi)部微處理器CC2530具有8至14位精度的電壓型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此可以不需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。但由于CC2530的供電電壓為3. 3V，而且內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器為電壓型，因此需要將4至20mA電流信號轉(zhuǎn)換為0至3. 3V的電壓信號。本實施例是通過電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和分壓電路實現(xiàn)的，其具體電路連接方式如圖5所示。取Rl = 25 Ω，4mA時，其壓降=0. IV，把0P07的同相端輸入電壓配置為負(fù)的0. IV， 這樣，輸入信號的0. IV與這個I/V配置的負(fù)0. IV恰好互相抵消，0P07輸出將是零電壓。隨
著輸入電流的增大，如果輸入電流是5mA，I/V轉(zhuǎn)換電壓將是0. 125V......如果輸入電流是
20mA, I/V取樣電壓就是500mV。這樣，我們可以把這個電壓放大10倍得到5V滿度輸出。 通過此變換電路我們可以得到0至5V的輸出電壓Vout5，再經(jīng)過分壓電路，就得到最終的0 至3. 3V的電壓信號Vout3. 3。本實施例中ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)的執(zhí)行流程如圖6所示。ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)上電后首先對硬件電路和ZigBee協(xié)議棧進(jìn)行初始化。然后建立網(wǎng)絡(luò)，并等待ZigBee色溫測量終端加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)。然后手動啟動SIM900A，與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，其網(wǎng)絡(luò)指示燈開啟，表示建立連接成功。ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)不斷監(jiān)測加入的ZigBee色溫測量終端數(shù)量，并判斷是否達(dá)到網(wǎng)絡(luò)容量的最大值。當(dāng)有ZigBee色溫測量終端申請加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)時，ZigBee-GPRS 網(wǎng)關(guān)為新加入的終端分配ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址。然后與加入網(wǎng)絡(luò)的ZigBee色溫測量終端建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)連接，輪詢偵聽空氣中已建立連接終端發(fā)送來的色溫數(shù)據(jù)包。如果色溫數(shù)據(jù)包合格，則CC2530將通過串口接口將數(shù)據(jù)發(fā)送至SIM900A。SIM900A對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行判斷，將反饋信息通過串口接口發(fā)送至 CC2530。為提高無線傳輸?shù)馁|(zhì)量，本系統(tǒng)還可以增加跳頻功能，當(dāng)信號鏈路質(zhì)量較低時，通過更換無線傳輸信道，達(dá)到較高抗干擾的能力。如果信道質(zhì)量滿足要求，則無需更換信道， 繼續(xù)偵聽空氣中的數(shù)據(jù)包。本實施例中ZigBee色溫測量終端的執(zhí)行流程如圖7所示。ZigBee色溫測量終端，首先對硬件電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和ZigBee協(xié)議棧進(jìn)行初始化，然后向ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)請求消息，并等待ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)分配網(wǎng)絡(luò)地址。加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)指示燈開啟，表明已經(jīng)成功加入，與ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)建立連接。緊接著，各個ZigBee色溫測量終端將基本信息發(fā)送給ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)，再由 ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)將這些基本信息上傳至GPRS服務(wù)器。其中，這些基本信息包含設(shè)備ID 號、版本號、64位IEEE地址、16位ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址、個域網(wǎng)ID號、當(dāng)前狀態(tài)。然后就可以周期性從模數(shù)轉(zhuǎn)換器中讀取當(dāng)前采集到的色溫。如果系統(tǒng)采用了跳頻功能，則需要查詢當(dāng)前的信道，然后將色溫數(shù)據(jù)包無線發(fā)送至遠(yuǎn)端的ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)。 在非采集周期期間，ZigBee色溫測量終端處于休眠狀態(tài)。色溫數(shù)據(jù)包不僅包含當(dāng)前采集到的色溫值，還包含設(shè)備ID號、幀標(biāo)識、應(yīng)用端點(diǎn)號、當(dāng)前電量、鏈路質(zhì)量、信號強(qiáng)度、幀序列號、時間戳。本實施例中GPRS服務(wù)器軟件和GPRS服務(wù)器軟件均使用NI公司的Labview軟件進(jìn)行編寫。GPRS服務(wù)器軟件主要使用的API函數(shù)有“TCP偵聽”、“寫入TCP數(shù)據(jù)”、“讀取TCP數(shù)據(jù)”和“關(guān)閉TCP連接”，GPRS服務(wù)器軟件流程圖如圖8所示。服務(wù)器開始時等待ZigBee-GPRS 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，若未收到連接請求，則繼續(xù)等待。若收到連接請求，則建立TCP連接。若服務(wù)器收到其他客戶端發(fā)來的詢問信息，會對詢問信息作出響應(yīng)。在正常情況下沒有異常發(fā)生時，服務(wù)器直接讀取ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)包進(jìn)行存儲、分析和處理。若有異常發(fā)生，或長時間未收到數(shù)據(jù)包，將詢問ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)響應(yīng)，并等待響應(yīng)；若收到響應(yīng)則接著讀取上傳數(shù)據(jù)，若仍未收到響應(yīng)，則繼續(xù)詢問ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)響應(yīng)狀態(tài)?？蛻舳塑浖饕褂玫腁PI函數(shù)有“打開TCP連接”、“寫入TCP數(shù)據(jù)”、“讀取TCP 數(shù)據(jù)”和“關(guān)閉TCP連接”，客戶端軟件流程圖如圖9所示?？蛻舳碎_始時打開與服務(wù)器的 TCP連接，若在等待時間內(nèi)建立連接，則讀取服務(wù)器中信息；否則，超時退出?？蛻舳藭ψx取的信息進(jìn)行分析處理，并繪制成曲線圖。若有異常發(fā)生，或長時間未收到數(shù)據(jù)包，將詢問服務(wù)器響應(yīng)，并等待響應(yīng)；若收到響應(yīng)則接著讀取數(shù)據(jù)，若仍未收到響應(yīng)，則繼續(xù)詢問服務(wù)器響應(yīng)狀態(tài)。上述實例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于所述無線測量系統(tǒng)包含若干個ZigBee色溫測量終端、ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)、GPRS服務(wù)器以及若干個客戶端。所述ZigBee色溫測量終端利用色溫傳感器光的色溫，然后利用ZigBee技術(shù)將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至遠(yuǎn)端的ZigBee-GPRS 網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)通過GPRS技術(shù)再將色溫數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無線傳送給GPRS服務(wù)器；若干個客戶端可以通過hternet網(wǎng)絡(luò)查看所有ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于ZigBee色溫測量終端包含色溫傳感器、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、分壓電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及ZigBee無線數(shù)傳模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ZigBee色溫測量終端，其特征在于色溫傳感器輸出3個4至 20mA電流信號分別對應(yīng)于紅通道的R值、綠通道的G值和藍(lán)通道的B值，通過計算得到被測光的色溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于所述ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)包含 ZigBee無線數(shù)傳模塊和GPRS無線數(shù)傳模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和4所述的ZigBee色溫測量終端和ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)，其特征在于 ZigBee無線數(shù)傳模塊包含微處理器、射頻阻抗匹配電路和2. 4GHz天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)，其特征在于GPRS無線數(shù)傳模塊包含SIM 卡、啟動和復(fù)位按鍵、網(wǎng)絡(luò)指示燈、900MHz天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)，其特征在于ZigBee無線數(shù)傳模塊與GPRS 無線數(shù)傳模塊通過串口接口進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于所述GPRS服務(wù)器具有公網(wǎng) IP地址，并且運(yùn)行遵循TCP/IP協(xié)議的GPRS服務(wù)器軟件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于所述客戶端運(yùn)行遵循TCP/IP 協(xié)議的無線色溫測量客戶端軟件。
10.一種利用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)進(jìn)行無線色溫測量的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)上電后進(jìn)行軟硬件初始化，緊接著建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，等待ZigBee 色溫測量終端加入；(2)手動啟動ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)的GPRS無線數(shù)傳模塊，與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，點(diǎn)亮 GPRS網(wǎng)絡(luò)連接指示燈；(3)ZigBee色溫測量終端上電后進(jìn)行軟硬件初始化，緊接著自動加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)；(4)ZigBee色溫測量終端周期性測量色溫，并將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)；(5)ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)對接收到的色溫數(shù)據(jù)和相應(yīng)的ZigBee色溫測量終端信息進(jìn)行處理，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器；(6)GPRS服務(wù)器存儲所采集到的色溫數(shù)據(jù)，記錄網(wǎng)關(guān)信息和所有ZigBee色溫測量終端信息，并且對這些信息進(jìn)行分類和處理。(7)客戶端運(yùn)行無線色溫測量客戶端軟件，用戶可以通過訪問客戶端查看所有ZigBee 色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線色溫測量系統(tǒng)，其特征在于所述無線測量系統(tǒng)包含若干個ZigBee色溫測量終端、ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)、GPRS服務(wù)器以及若干個客戶端。所述ZigBee色溫測量終端利用色溫傳感器采集光的色溫，然后利用ZigBee技術(shù)將色溫數(shù)據(jù)無線發(fā)送至遠(yuǎn)端的ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)通過GPRS技術(shù)再將色溫數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無線傳送給GPRS服務(wù)器，從而實現(xiàn)了色溫數(shù)據(jù)的高性能遠(yuǎn)距離傳輸。若干個客戶端可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)查看所有ZigBee色溫測量終端所采集的色溫數(shù)據(jù)。
文檔編號G08C17/02GK102338663SQ201110223190
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者莊鵬, 田力軍 申請人:廈門市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院