48基于ZigBee的AGV小车电池充电监控系统基于ZigBee的AGV小车电池充电监控系统鄢 业务激活Design of Monitoring Circuit for Battery Charging Based on ZigBee
吴丽萍王志成（苏州工业园区职业技术学院，江苏苏州316133）
摘要：为避免电池充电控制完全依靠人来计算时间、观察温度以及判断异常等情况，将ZigBee技术、通过Wi-Fi网络联入IP网络，最终实现个人控制终端对电池充电温度的监控，设计监控回路。采用红外温度传感器采集信号，CC2530芯片的ZigBee进行数据的采集、整理、传输，通过无线传输模块，电脑端收集数据、实时显示并通过接触器控制电源的通断进而实现超温保护。达到了在较少人员的直接参与下，按照要求，经过自动检测、信息处理、分析判断，实现预期的目标：监控温度，防止事故。 关键词：cc2530；ZigBee；实时监控
Abstract:"order to avoid battery charging control completely relying on human to calculate time,observe temperature and judge abnormal conditions,ZigBee technology and temperature sensor are applied to battery monitoring to realize automatic control,and the monitoring circuit is designed.I nfrared temperature sensor is used to collect signal,ZigBee of CC2530 chip is used for data acquisition,sorting and transmission.Through wireless transmission module,the computer terminal collects data and displa
ys it in real time.The power supply is controlled by contactor to realize over temperature protection.Under the direct participation of less personnel,according to the requirements,through automatic detection,information processing, analysis and judgment,the expected goal is achieved:monitoring temperature,preventing accidents.
Keywords:cc2530,ZigBee,real-time monitoring
随着电商经济的迅猛发展，物流需要显著增加，传统的物流仓储模式已经无法满足需求。AGV（Automated Guided Vehi-cle）智能仓储机器人是由汽车和智能技术演变而来,AGV智能机器人的应用改变了人工分拣储存的局面，有效提高了货物仓储的效率和速度，而小车的运行离不开电池，电池在充电的过程中容易温度过高，引发危险。传统的温湿度监管办法是手工记录，不仅耗费大量人力物力，而且无法做到及时预警、及时处理，会大大影响充电电池的安全性和有效性，从而产生电池安全隐患［2］遥因此，建立能对电池充电的温度和时间进行实时监控，并在PC端显示的安全监测系统对电池充电系统的安全性是十分必要的。
ZigBee技术又称紫蜂协议，是一种短距离电子元器件之间的低速率无线通讯，并可接入公司局域网或互联网，从而节省了设备间的有限电缆连接。相比较其他的无线通信技术袁ZigBee 具有以下优点:①能源消耗显著低于其他无线通讯技术;②Zig-Bee的研发和使用的成本低，同时ZigBee使用的是2.4G免
费频段;③ZigBee具有较高的安全可靠性。ZigBee可实现十分完备的检测功能，同时在应用ZigBee时需要进行反复的检验流程。如此一来，切实确保了ZigBee的安全可靠性叫
本文主要介绍了用ZigBee、温度传感器、电脑，来达到远程实时监控电池充电时间、电池充电温度的目的，并可以在事故发生后，调岀之前的数据来岀事故原因，以便以后更好地避免事故。1电池监控系统主要功能概述
①监控电池充电与否，并在电脑上显示;②监控电池全程温度变化（包括未充电时）并在电脑上显示;③电池充电过程中，超过报警温度时自动报警，且自动断开充电，并在充电处与电脑上同时报警;④电池充电监控盒需要有欠压（接触器）、过流（熔断器）保护。
信号传输框图如图1所示，红外温度传感器连接温度控制器，控制器再将信号发送到ZigBee的各个终端，再由终端发送到协调器，经过数据格式转换后通过无线传输模块，将信号传送到电脑并实时显示。
2充电控制回路设计
上电后袁电源指示灯、停止指示灯亮袁ZigBee循环询问温度发给无线模块（初始状态），按下开始按钮，接触器线圈得电，触点动作，充电器得电开始工作，工作指示灯亮；ZigBee收到开始信号，信号
整合后通过无线模块传入电脑，电脑处理数据并显示在界面；当红两个外传感器：传感器1和传感器2，其中任意一个检测到的温度超过预设值时，超温报警触点闭合袁ka1线圈得电袁ka1常开触点闭合，超温报警器报警；同时ka1常闭触点断开km线圈断电，主触点断开，充电器停止充电，同时工作指示
江苏省骨干专业建设项目-汽车运用与维修技术（2017JYTZYJD12）；
江苏省高职院校青年教师企业实践培训项目
《工业控制计算机》2021年第34卷第5期49
HL1和充电指示灯HL4灯灭，停止指示灯HL2灯亮；故障排除后，需要重新开始充电时，按下复位按钮SB3后,ka2线圈得电，ka2常闭触点断开，蜂鸣器断开连接停止报警，同时切断ka1线圈，回复到初始状态。如果充电时间到，电脑提醒人员换电池，按下停止按钮SB2，充电器失电，同时信号发送到ZigBee终端的cg端口，取岀电池后，充电监控盒恢复初始状态。接线图如图2所示，元器件选型见表1。
图2控制盒主体接线图
表1元件选型列表
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3ZigBee网络与IP网络的联接
ZigBee网络接入IP网络的接线图如图3所示。协调器就相当于网关，是整个ZigBee无线传输网络的核心，节点分为路由节点和终端节点，本文采用ZigBee开发板无线模块CC2530，实现数据的采集和转发，这里发岀的数据是TTL高低电平格式，经过单片机TTL转485模块。RS485标准是1983年美国电子工业协会发布的标准，它是由RS232发展而来的，其各方面性能比RS232都有较大的提高，被广泛应用于中小型集散系统中。是现代通讯技术的工业标准之一遥其抗工模干扰能力强，是因为其采用的是平衡发送和差分接收，在发送端，将TTL 电平信号转换成差分信号输岀袁在接收端、接收器将差分信号变成TTL电平，能够很好地抑制高噪声⑷。同时其价格便宜，能节约设计成本，因此在智能检测的各个领域都有广泛的应用⑸。
L转485模块接入网络模块，这里采用的是USR-Wi-Fi232-604模块，属于物联网的传输层，其功能是将串口RS485转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的模块。这个型号的Wi-Fi 模块体积小，功耗低。通过嵌入Wi-Fi模块，就可以与互联网相连袁实现与个人控制终端的通信。
图3网络模块接线图（协调器）
剥线4ZigBee程序要求
近年来袁这样的ZigBee-Wi-Fi无线网络模式被广泛应用于工业控制、医疗监控、智能家居、数据采集及监控等方面，其具有低功耗、低成本、低速率、近距离的特点［1］。在程序编写的时候需要达到以下几点要求：
优日1）电脑每10s询问一次数据,ZigBee程序收到数据后，向传感器表头询问数据袁并处理整合后袁发回电脑端；
2）在按下开始（停止）按钮后,ZigBee向电脑发送开始（停止）命令；
3）程序内带CRC校验，防止数据错误。
由于篇幅所限，监控系统具体程序省略，流程图如图4所示。
图4电池充电监控系统流程图
5结束语
本文介绍了一种针对AGV小车电池充电过程进行监控的一种设计方案，本方案基于ZigBee无线网络技术，采用CC2530芯片进行数据的采集、整理，并通过Wi-Fi无线模块接入IP网络袁实现了远程电脑端实时动态监控充电过程。当电池充电温度岀现异常袁或充电时间到了之后能自动切断电源袁并报警。
有效减少了电池在充电过程因监管不到位而引发的安全隐患，保障了AGV小车使用的安全性和可靠性，同时实现了经济成本的最优化，节省了人力资源，对AGV小车的后续大规模推广具有重要的作用。
参考文献
［1］郑海辉.AGV智能仓储机器人结构优化设计［J］.内燃机与配件,2020（4）：180-181扭力梁式半独立悬架
［2］纪学鑫•一种新型无线温湿度监测系统的设计与应用［J］.中国医学装备,2019（7）：30-33
［3］魏访.ZigBee无线通信技术及其应用研究［J］•通讯世界,2019（6）：29-30
［4］曹小强.15KV ESD的RS485收发器芯片的设计与实现［D］.成都：电子科技大学,2017
［5］齐美妮•基于ZigBee-WiFi的楼宇火灾监测系统的设计［D］•大连：大连理工大学,2016
［收稿日期：2021.1.14
］
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