無線溫溼度監測系統的製作方法
2023-08-01 20:52:36
專利名稱：無線溫溼度監測系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境溫溼度監測領域，特別是涉及一種無線溫溼度監測系統。
背景技術：
溫溼度的有效監測對於倉庫或者其他類似場所具有非常重要的意義，目前常用的 溫溼度監測系統主要有人工監測方式和有線網絡監測方式。人工監測方式採集的數據具有滯後性，並且還不具備預警作用；有線網絡監測方 式存在著線路連接複雜和靈活性差而使用不便的缺陷。專利號200920006909. 2的實用新型《一種基於Zigbee技術的無線溫溼度監測系 統》公開了以下技術方案它包括用於查詢、監控、設定溫溼度數據報警閥值等的監控計算 機、用於採集空氣中的溫溼度信號的採集模塊、向監控計算機轉接和傳送溫溼度數據的網 關，所述採集模塊採用Zigbee通信協議與網關進行連接通信，所述的網關通過網絡與監控 計算機連接。通過強大的組網軟體和網絡平臺以及無線網絡收發終端，隨時監測環境狀態， 並通過圖形用戶界面直觀、動態地顯示出來，提供遠程監控管理功能，此外通過網關對採集 節點採集的環境溫溼度參數數據進行判斷分析，發現故障或參數異常，即時採取監控界面 或聲光報警形式顯示出來。上述《基於Zigbee技術的無線溫溼度監測系統》的技術方案較有效地解決了人工 監測和有線網絡監測方式的溫溼度監測系統所存在的主要缺陷，但監測結果僅以監控計算 機採取監控界面或聲光報警形式顯示的方法對於及時處理超限範圍的被監測場所還缺乏 促進作用。
發明內容
本發明是為了解決上述《基於Zigbee技術的無線溫溼度監測系統》的技術方案存 在對於溫溼度監測結果的及時處理缺乏促進作用的技術問題而提出一種無線溫溼度監測 系統。本發明為實現上述目的採取以下技術方案本無線溫溼度監測系統包括溫溼度數 據採集器和溫溼度監測器，其特徵是所述溫溼度數據採集器由外置溫度探頭、內置數字溫 溼度傳感器、放大電路、A/D轉換電路、微處理器、射頻模塊、聲光報警電路和電源管理電路 所組成，所述外置溫度探頭輸出的模擬信號接至放大電路，放大後的模擬信號接至A/D轉 換電路，A/D轉換電路輸出的數位訊號接至採集器的微處理器，所述內置數字溫溼度傳感器 輸出的數位訊號接至採集器的微處理器，經該微處理器處理的數據信號通過SPI接口接至 採集器的射頻模塊，該射頻模塊對數位訊號予以調製並通過天線發送至溫溼度監測器；所 述溫溼度監測器由微處理器、SD存儲卡、USB通訊接口、IXD顯示器、射頻模塊、GSM通訊模 塊、聲光報警電路和電源管理電路所組成，所述射頻模塊接收的溫溼度數據採集器發送的 數據信號經解調並通過SPI接口接至微處理器，該微處理器對數據信號進行存儲、處理、顯 示和預警，所述預警是該微處理器根據超出報警上下限設定值的處理結果分別啟動GSM通訊模塊和聲光報警電路，GSM通訊模塊向行動電話發送報警簡訊，所述USB接口實現溫溼度 監測器與計算機通訊。本發明還採取以下技術措施所述射頻模塊具有接收數據和發送數據的電路。所述溫溼度監測器的微處理器對溫溼度數據採集器發送的數據信號處理結果包 括對應外置溫度探頭的單通道溫度數據、對應內置數字溫溼度傳感器的單通道溫溼度數據 和分別對應外置溫度探頭和內置數字溫溼度傳感器的雙通道溫度數據。本發明的有益效果和優點在於本無線溫溼度監測系統在有效解決了人工監測和 有線網絡監測方式的溫溼度監測系統所存在的主要缺陷的同時，還能夠通過行動電話及時 通知工作人員具體的溫溼度超限的被監測場所，對於及時處理具有明顯的促進作用。本系 統具有低成本、低功耗、組網快捷、操作簡單、適應性好的突出優點。
附圖1是本發明的無線溫溼度監測系統結構框圖。附圖2是圖1溫溼度數據採集器實施例結構框圖。附圖3是圖1溫溼度監測器實施例結構框圖。圖中標號1溫溼度數據採集器，1-1外置溫度探頭，1-2內置溫溼度數字傳感器，
1-3放大電路，1-4A/D轉換電路，1-5採集器微處理器，1-6採集器射頻模塊，1_7採集器聲光 報警電路，1-8採集器電源管理電路，2溫溼度監測器，2-1微處理器，2-2射頻模塊，2-3USB 通訊接口，2-4GSM通訊模塊，2-5SD存儲卡，2-6LCD顯示器，2-7聲光報警電路，2-8電源管理 電路，3計算機，4行動電話。
具體實施例方式為了使本發明的技術方案更容易理解，以下結合附圖對本發明作進一步詳細描 述。如圖1所示實施例的無線溫溼度監測系統由各溫溼度數據採集器1、溫溼度監測 器2、計算機3和行動電話4即手機組成，各溫溼度數據採集器1布設於被監測現場，各溫溼 度數據採集器1與溫溼度監測器2通過射頻通訊方式進行通訊，溫溼度監測器2通過USB 接口與計算機3進行通訊並且向行動電話4即時發送報警簡訊，計算機3安裝有溫溼度數 據分析軟體。圖1實施例的溫溼度數據採集器1電結構如圖2所示，它由外置溫度探頭1-1、內 置數字溫溼度傳感器1-2、放大電路1_3、A/D轉換電路1-4、採集器微處理器1-5、採集器射 頻模塊1-6、聲光報警電路1-7和電源管理電路1-8所組成。外置溫度探頭1-1輸出的模擬 信號接至放大電路1-3，放大後的模擬信號接至A/D轉換電路1-4，A/D轉換電路輸出的數 字信號接至採集器微處理器1-5。內置數字溫溼度傳感器1-2輸出的數位訊號接至採集器 微處理器1-5，經採集器微處理器處理的數據信號通過SPI接口接至採集器射頻模塊1-6， 採集器射頻模塊對數位訊號予以調製並通過天線發送至圖1的溫溼度監測器2。圖1實施例的溫溼度監測器2電結構如圖3所示，它由微處理器2-1、SD存儲卡
2-5、USB通訊接口2-3、LCD顯示器2_6、射頻模塊2_2、GSM通訊模塊2_4、聲光報警電路2_7和電源管理電路2-8所組成，射頻模塊2-2接收的溫溼度數據採集器發送的數據信號經解 調並通過SPI接口接至微處理器2-1，該微處理器對數據信號進行存儲、處理、顯示和預警。 預警是微處理器2-1根據超出報警上下限設定值的處理結果分別啟動GSM通訊模塊2-4和 LED及蜂鳴器構成的聲光報警電路2-7，GSM通訊模塊2-4向圖1所示胡行動電話4發送報 警簡訊，USB接口 2-3實現圖1的溫溼度監測器2與計算機3的通訊。
實施例的GSM通訊模塊採用西門子的TC35簡訊模塊，可最多設置3個接收報警短 信的手機號碼。 圖1實施例的溫溼度監測器2的射頻模塊2-2和溫溼度數據採集器1的採集器射 頻模塊1-6均具有接收數據和發送數據的功能電路。實施例的射頻模塊和採集器射頻模塊均採用挪威Nordic公司nRF905射頻晶片， 可以方便地實現數據的無線收發。nRF905不僅能夠滿足檢測設備低功耗的要求，並且能同 時保證傳輸速率以及傳輸距離。經實際測量，在室內有牆壁阻隔的情況下，傳輸距離達到 25m以上，無線傳輸丟包率在1/10000內，能保證傳輸數據不丟失。其最大傳輸速率可達 IOOkbs0微處理器或採集器微處理器通過SPI接口對nRF905的寄存器地址預先進行設置， 當通訊時，HRF905可以自動濾除不相同地址的數據，只有地址匹配且校驗正確的數據才會 被接收，並存儲在接收數據寄存器中。實施例中，該射頻模塊的地址是唯一的，最多可有32 個射頻模塊即溫溼度數據採集器與一個無線溫溼度監測器組網。鑑於nRF905單次發送的最大字節數為32個，則節點以32個字節為發送基本單 元，數據發送格式如表1所示。表1發送數據包格式
字節123-32格式節點編號數據包編號數據包表1中第1個字節為發送節點的編號；第2個字節表示當前發送數據包的編號；第 3到第32個字節為測量數據。待1組數據發送完畢，溫溼度監控器根據接收到的數據，返回確認信息，格式如表 2所示。表2返回數據包格式
字節123-4格式節點編號錯誤數據包總數錯誤數據包編號第1個字節為接收節點編號；第2個字節表示接收的數據包錯誤總數；第3、第4 個字節的每位對應每組16個數據包的確認信息，如某位為0，則將該位對應的數據包重發， 重複上面的操作，直到該組數據全部被接收。此外，如發送節點在規定時間未收到任何返回 信息，則重發數據直到收到確認信息。實施例的技術參數
測量範圍_20 +75°C，0 100% RH ；溫度精度0. 5°C ；溼度精度4.5 ；溫度解析度0. I0C ；溼度解析度0. 1% ；可外接溫度探頭，與內置傳感器切換或同時使用；可多個溫溼度數據採集器與任意一個溫溼度監控器構成一個無線監測網絡；可任 意設置網絡地址；支持最多32臺溫溼度數據採集器同時入網監測；工作溫度範圍_20 +65°C ；通訊距離彡25m(樓宇)，彡150m(開闊)；電源內置3. 6V高能鋰電池，採用省電模式，壽命最少達1年。以下簡要敘述本發明的無線溫溼度監測系統實施例的工作過程(1)啟動溫溼度監測器(以下稱監測器)，並通過USB數據線連接計算機，利用溫 溼度數據分析軟體設置監測器的系統屬性，默認採樣時間間隔為lmin，設置完畢，即可拔掉 USB數據線。(2)啟動各溫溼度數據採集器(以下稱採集器)，各採集器分別搜索網絡，並請求 加入網絡。請求3次，每次等待時間5s。(3)採集器一旦加入網絡，監測器給每個採集器分配一個唯一的地址，並按照採樣 間隔時間發送數據請求。(4)採集器將採集的溫溼度信號經過信號處理，發送至監測器。(5)監測器接收數據後進行存儲、處理和顯示。在設定報警上下限的條件下，當溫 溼度超出上下限範圍時監測器在顯示數據的同時即刻啟動GSM通訊模塊向行動電話進行 簡訊報警，同時驅動LED和蜂鳴器聲光報警。採集器也啟動LED和蜂鳴器聲光報警。(6)監測完成，監測器通過USB數據線與計算機連接，利用溫溼度數據分析軟體下 載監測數據，瀏覽數據記錄，繪製數據曲線，導出excel報表並列印。
權利要求
一種無線溫溼度監測系統，包括溫溼度數據採集器和溫溼度監測器，其特徵在於所述溫溼度數據採集器由外置溫度探頭、內置數字溫溼度傳感器、放大電路、A/D轉換電路、微處理器、射頻模塊、聲光報警電路和電源管理電路所組成，所述外置溫度探頭輸出的模擬信號接至放大電路，放大後的模擬信號接至A/D轉換電路，A/D轉換電路輸出的數位訊號接至採集器的微處理器，所述內置數字溫溼度傳感器輸出的數位訊號接至採集器的微處理器，經該微處理器處理的數據信號通過SPI接口接至採集器的射頻模塊，該射頻模塊對數位訊號予以調製並通過天線發送至溫溼度監測器；所述溫溼度監測器由微處理器、SD存儲卡、USB通訊接口、LCD顯示器、射頻模塊、GSM通訊模塊、聲光報警電路和電源管理電路所組成，所述射頻模塊接收的溫溼度數據採集器發送的數據信號經解調並通過SPI接口接至微處理器，該微處理器對數據信號進行存儲、處理、顯示和預警，所述預警是該微處理器根據超出報警上下限設定值的處理結果分別啟動GSM通訊模塊和聲光報警電路，GSM通訊模塊向行動電話發送報警簡訊，所述USB接口實現溫溼度監測器與計算機通訊。
2.根據權利要求1所述的無線溫溼度監測系統，其特徵在於所述射頻模塊具有接收 數據和發送數據的電路。
3.根據權利要求1所述的無線溫溼度監測系統，其特徵在於所述溫溼度監測器的微 處理器對溫溼度數據採集器發送的數據信號處理結果包括對應外置溫度探頭的單通道溫 度數據、對應內置數字溫溼度傳感器的單通道溫溼度數據和分別對應外置溫度探頭和內置 數字溫溼度傳感器的雙通道溫度數據。
全文摘要
本發明是一種無線溫溼度監測系統，包括溫溼度數據採集器和溫溼度監測器。所述溫溼度數據採集器由外置溫度探頭、內置數字溫溼度傳感器、放大電路、A/D轉換電路、微處理器、射頻模塊、聲光報警電路和電源管理電路所組成；所述溫溼度監測器由微處理器、SD存儲卡、USB通訊接口、LCD顯示器、射頻模塊、GSM通訊模塊、聲光報警電路和電源管理電路所組成，溫溼度監測器根據超出報警上下限設定值的處理結果分別啟動GSM通訊模塊和聲光報警電路，GSM通訊模塊向行動電話發送報警簡訊，所述USB接口實現溫溼度監測器與計算機通訊。本系統能夠通過行動電話及時通知工作人員具體的溫溼度超限的被監測場所，對於及時處理具有明顯的促進作用。本系統具有低成本、低功耗、組網快捷、操作簡單、適應性好的突出優點。
文檔編號G01D21/02GK101908265SQ20101024391
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者蔡凌 申請人:天津市歐諾儀器儀表有限公司