一种基于Zigbee通讯的无线仪表手操器及系统的制作方法

本发明涉及无线仪表调试设备，具体为一种基于zigbee通讯的无线仪表手操器及系统。

背景技术：

1、无线zigbee通讯模式仪表是采用zigbee无线通讯技术的一种仪表设备。zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率的双向无线通讯技术，其通信方式灵活多样，包括单播、广播、组播以及绑定等。无线zigbee通讯模式仪表可以通过zigbee网络与其他设备或系统进行通信，实现数据的实时传输和远程监控。其低功耗特性使得仪表在长时间运行时能够保持稳定的性能，同时减少了能源消耗和维护成本。

2、目前针对无线zigbee通讯模式仪表调试主要有两种模式，第一种是各厂家自有的调试软件，第二种是统一的手机版调试软件。前者需要用到笔记本电脑运行调试，且针对不同厂家仪表手操器需要预装的软件不同，后者则需要使用手操器加手机app通过wifi通讯转接后调试无线仪表，两者都需要提前准备调试软件及设备，难以脱离电脑或手机，缺少轻量、便捷、独立运行等特点，在使用过程中有很大的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了解决现有技术中无线zigbee通讯模式仪表调试设备难以脱离电脑或手机，存在明显局限性的问题，而提出一种基于zigbee通讯的无线仪表手操器及系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于zigbee通讯的无线仪表手操器，包括本体，其特征在于，所述本体包括主电路板，所述主电路板上设有arm处理器、zigbee通讯模组、lcd显示板、键盘、type-c协议转接板、锂电池电源，所述zigbee通讯模组叠插在底板上，所述本体通过zigbee通讯模组与无线仪表无线连接，所述arm处理器、lcd显示板、锂电池电源、键盘均与主电路板电性连接，所述type-c协议转接板叠插于主电路板上，所述type-c协议转接板支持多种转接协议，所述主电路板还连接有太阳能电池，所述太阳能电池连接有太阳能板，所述太阳能板固定安装在本体背面，所述主电路板上设有与锂电池电源、太阳能电池电性连接的mcu稳压电路，所述mcu稳压电路稳定锂电池电源、太阳能电池的供电电压。

3、作为本发明的一种优选实施方式，所述lcd显示板包括液晶显示屏、背光灯板、字库芯片、抗干扰电路、金属保护边框和fpc连接座，所述lcd显示板电性连接有自动光感主板，所述自动光感主板叠插与主电路板上，所述自动光感主板控制背光灯板输出功率。

4、所述的一种基于zigbee通讯的无线仪表手操器系统，包括基于zigbee通讯的无线仪表手操器，还包括：电量测警模块、电源优管模块、防跌监控模块；

5、电量测警模块位于手操器两侧均设置有压力传感器，mcu稳压电路在锂电池电源和太阳能电池电压低于预设阈值时，关断压力传感器供电电路，通过压力传感器获取手操器的手持端两侧压力值，对两侧压力值进行计算分析，根据分析结果对设备状态进行标记，并根据设备状态控制电池电量采集电路开关；

6、电源优管模块实时获取设备状态，记录设备状态由使用中切换为空闲的时刻，将该时刻记为转闲时刻，计算转闲时刻与当前时刻的时差并记为判断时差，预设一个息屏时长和一个关机时长，当判断时差小于等于息屏时长时，维持手操器系统正常运行，当判断时差大于息屏时长小于等于关机时长时，关闭背光灯板及液晶显示屏，其他元件正常运行，当判断时差大于关机时长时，关断手操器供电电路；

7、防跌监控模块位于手操器内设置有重力加速度倾斜度传感器，获取手操器当前水平加速度值和竖直加速度值，对水平加速度值和竖直加速度值进行综合分析，根据分析结果生成设备晃动信号，对竖直加速度值进行单独分析，根据分析结果生成跌倒危险警报信号发送到最近的警报器终端。

8、作为本发明的一种优选实施方式，所述电量测警模块对两侧压力值进行计算分析过程具体如下：

9、将两侧的压力值分别记作左压值pl和右压值pr，将左压值pl和右压值pr代入公式中进行计算，得到压差值设定一个压差阈值和压力范围区间，将压差值与压差阈值进行比较，当压差值小于等于压差阈值时，将设备状态标记为使用中，将左压值pl与压力范围区间进行比对，当左压值pl位于压力范围区间内时，启动电池电量采集电路检测电池电压，预设有电池电量随电压变化曲线，根据电池电压值给定当前手操器剩余电量，当压差值大于压差阈值或左压值pl位于压力范围区间外时，将设备状态标记为空闲，关端电池电量采集电路。

10、作为本发明的一种优选实施方式，所述防跌监控模块设备晃动信号生成过程如下：

11、获取手操器当前水平加速度值和竖直加速度值，分别记作g水平和g竖直，计算g水平和g竖直的平方和得到总和加速值，设定一个总和加速阈值，当总和加速值大于总和加速阈值时，生成设备晃动信号并发送到lcd显示板进行显示，提醒工作人员保持手操器的稳定，当总和加速值小于等于总和加速阈值时，保持手操器正常运行。

12、作为本发明的一种优选实施方式，所述防跌监控模块对竖直加速度值分析过程具体如下：

13、设定一个判断时长，当总和加速值大于总和加速阈值时，以该时刻为曲线起点绘制竖直加速度值g竖直随时间变化曲线，直至总和加速值小于等于总和加速阈值时停止g竖直随时间变化曲线的绘制，获取该曲线当前时刻在时间轴上的投影长度记作距现时长，设定一个判断时长，当距现时长大于等于判断时长时，设当前时刻为tnow判断时长为t0，计算g竖直随时间变化曲线位于区间[tnow-t0，tnow]范围内与时间轴所围成的图形面积并将该图形面积值记为跌碰参考值，设定一个跌碰阈值，将跌碰参考值与跌碰阈值进行比较，当跌碰参考值小于跌碰阈值，继续监测计算跌碰参考值并与跌碰阈值进行比较，直至停止g竖直随时间变化曲线的绘制，当跌碰参考值大于等于跌碰阈值时，生成跌倒危险警报信号。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明采用由arm处理器控制的zigbee通讯模组，能够快速与适配的基于zigbee通讯的无线仪表连接，并通过串口协议对仪表数据进行读取或者更改仪表的参数，不需要wifi转接模块，同时具有极低的待机电流、所有功能均可由一个手操器实现，便于携带和使用并且基于zigbee无线通讯技术能够保证快速、便捷的实现rtu与仪表的信息修改与组网、通讯，此外，本体还设有支持多种转接协议的type-c协议转接板，通过type-c还可对有线仪表数据进行读取或者更改有线仪表的参数，使得该手操器的适配性更加广泛。

16、2、本发明在供电电源电压高于设定阈值时，能够在电量测警模块检测到手操器被工作人员手持时，通过电池电量采集电路检测电池电压，显示剩余电量，以保证工作人员获悉剩余电量从而保持系统稳定运行，而当供电电源电压设定阈值时，则会在开机键按下时生成电量过低的信号，提醒工作人员及时充电，从而提示手操器的使用体验。

17、3、本发明的自动光感主板在开机状态下检测环境光的强度，实时调整屏幕背光亮度，使得显示内容会随光线变化而调整亮度，以适应不同光强下都能够将屏幕内容呈现给操作者，电源优管模块根据手操器空闲时长，控制背光的关闭以及供电电路的通断，从而降低系统功耗，避免屏幕过度耗电造成电池馈电，影响手操器的正常使用。

18、4、本发明的防跌监控模块位于手操器内设置有重力加速度倾斜度传感器，通过对手操器当前水平加速度值和竖直加速度值进行综合分析，能够判断手操器的稳定情况，提醒工作人员保持手操器的稳定确保其正常运行，并且能够根据竖直加速度值的变化情况判断出工作人员是否跌倒，从而保障工作人员的安全。