一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置的製作方法

2023-04-28 18:29:26

專利名稱：一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置的製作方法
技術領域：
一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置技術領域[0001]本發明涉及一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置，特別是利用乙太網技術、TCP/ IP協議、I2C總線技術、USB供電技術等實現的環境溫溼度測量裝置。
背景技術：
[0002]目前，公知的一般的環境溫溼度的測量方式是用獨立的數字/模擬溫溼度計進行現場測量。[0003]這種裝置使用時的缺點是需要測量人員在環境現場並近距離使用溫溼度計進行溫溼度測量並讀數，不能通過遠程進行測量和讀數，如果是人員較難長時間進入的環境或者環境比較惡劣，容易使測量人員遭受不必要的困苦，如果測量的點特別多的話，工作量會增大許多。[0004]此方式的另外一個缺點是需要周期性、長時間觀察環境溫溼度時要反覆測量，工作繁瑣，費時費力。[0005]通過採用網絡技術設計一種通過乙太網傳輸採集到的環境溫溼度數據的測量裝置，就可以解決上述問題。[0006]目前也有採用有線技術實現溫溼度數據採集的設備，但是主要採用的是RS-485 串行傳輸技術，其接收端需要專門的RS-485串口設備，在採集點較多的情況下，設備埠擴充起來比較困難，而且其傳輸速率較低。乙太網是目前應用最廣泛的網絡技術，實現及部署非常方便，成本低。在其網絡上運行的TCP/IP協議也是目前世界上成熟的、運行效率高的網絡協議，I2C總線是一種簡單易行的串行總線技術，本發明通過1 總線將採集到的數字溫溼度傳感器的溫溼度數據轉化為標準的IP協議數據包，通過乙太網發送到網絡上，由連接在網絡上的監控微機接收數據，匯總顯示，並可通過監控微機上的監控程序發送控制命令等給溫溼度測量裝置，實現原理簡單易行，經濟實用，功能擴充方便，為環境溫溼度監控帶來了新的手段和設備。[0007]目前也有類似的有線溫溼度採集設備發明，例如由杭州電子科技大學申請公開的實用新型專利「一種基於MSP430單片機的溫溼度儀」(專利號201020049398，授權公告日為2010年9月15日)中也提到了採用單片機及有線傳輸技術實現溫度計，但是它利用的是RS-485和RS-232串行總線傳輸數據，速度低，沒有利用乙太網技術來實現本發明專利的獨特功能。另外由江蘇省電力公司南京供電公司申請公開的實用新型專利「實驗室溫溼度監控裝置」(專利號200820215109，授權公告日為2009年11月18日)中提到的利用數字溫度傳感器、數字溼度傳感器和單片機實現的溫溼度採集裝置，但它沒有提到利用TCP/IP 協議和乙太網網絡技術，也沒有本裝置中採用的1 總線，也與本發明有一定差距。發明內容[0008]為了克服現有環境溫溼度測量方法的不足，本發明提供一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置。該發明通過採用乙太網技術，把溫溼度測量裝置(1)測量到的環境溫溼度數3據通過乙太網( 傳輸到監控微機O)，並且能通過程序控制實現定時測量、溫溼度報警等功能，大大降低了測量的工作量，並且比其它類似有線溫溼度測量裝置功耗更低，實時性更好，擴充容易。[0009]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是採用乙太網技術及TCP/IP網絡協議，通過溫溼度傳感器(4)對環境的溫溼度進行採集，按照TCP/IP協議將採集到的數據轉換成IP包，實時傳送到監控微機( 上，並能通過網絡對溫溼度測量裝置(1)進行設置、 控制，實現告警等功能。一個監控微機( 可以支持多個溫溼度測量裝置(1)的數據採集及控制。如果不聯網，直接通過USB接口(10)與計算機相連，也可以進行溫溼度測量。另外，為了保證測量的準確，避免其它電子器件發熱對溫溼度傳感器⑷的影響，採用了溫溼度傳感器⑷與控制板(5)分離式設計，並在它們中間選用隔熱材料(6)進行隔離，最大程度的減小了對溫溼度傳感器(4)的幹擾，保證測量的準確度。溫溼度測量裝置(1)可以通過USB接口與計算機連接，並通過USB模擬串口設備的方式實現溫溼度數據及控制命令的傳輸。通過增加隔熱層(6)減少其它電子器件對數字溫溼度傳感器的影響，提高溫溼度測量裝置(1)的測量準確度。溫溼度測量裝置(1)上可以增加液晶顯示模塊(13)，從而可以在溫溼度測量裝置(1)上直接觀測溫溼度數據。[0010]本發明的有益效果是，可以實時、遠程測量環境的溫溼度，通過乙太網網絡實現有效的監控和告警，方便，經濟，智能。[0011]本發明比其他類似發明更加先進和改進的地方是[0012](1)採用乙太網技術，傳輸速率更快；[0013](2)乙太網設備價格低廉，技術成熟，部署更方便；[0014](3)傳輸距離遠，穩定性強；[0015](4)支持多點同時測量及集中監控，遠程監控；[0016](5)溫溼度測量裝置的設計，更加小型化，功耗低；[0017](6)有控制功能，方便進行告警溫溼度設置、數據採集間隔時間等設置。[0018](7)可以方便的連入現有的計算機網絡中，保護已有系統投資。


[0019]
以下結合附圖對本發明做進一步說明。[0020]圖1是本發明中網絡連接設計示意圖。[0021]圖2是本發明中溫溼度測量裝置的設計組成框圖。[0022]圖3是本發明中控制板的設計原理框圖。[0023]圖4是本發明中溫溼度測量裝置中微處理器程序的概要工作流程圖。
具體實施方式
[0024]在本發明中，有兩種實施方式，適用於不同的場合使用。[0025]第一種方式溫溼度測量裝置(1)通過USB接口(10)使用的方式。在這種方式中，溫溼度測量裝置(1)通過USB接口(10)直接和計算機相連，溫溼度測量裝置(1)採集到的溫溼度數據通過USB接口直接發送到計算機中，在計算機中通過把USB埠設備模擬成串口設備，通過簡單的串口程序即可顯示溫溼度數據。此時USB接口也負責溫溼度測量裝置(1)的供電。[0026]第二種方式溫溼度測量裝置(1)聯網使用的方式，見圖1所示。在這種方式中， 溫溼度測量裝置(1)連接在乙太網( 上，溫溼度測量裝置(1)採集到的溫溼度數據通過乙太網( 按照TCP/IP協議發送給監控微機O)，監控微機O)中運行監控程序將溫溼度數據進行顯示。此種工作方式下，一個監控微機( 可以和一個或多個溫溼度測量裝置(1) 配合使用，監控微機( 可以同時接收多個溫溼度測量裝置(1)發送來的溫溼度數據，並按照溫溼度測量裝置(1)的設備編號分別顯示各個溫溼度數據，達到同時監控顯示多個採集點溫溼度的目的。[0027]在這兩種實施方式中，涉及了溫溼度測量裝置(1)的設計，下面進行說明。[0028]溫溼度測量裝置(1)是放置在被測環境中的溫溼度探測及數據採集、傳輸裝置， 負責測量溫溼度並按照設定的時間間隔把測量的溫溼度數據發送到網絡上。溫溼度測量裝置(1)由數字式溫溼度傳感器G)、控制板(5)、隔熱材料(6)以及外殼(7)組成，其設計組成框圖如圖2所示。控制板(5)則由微處理器(8)、串口轉網口模塊(9)、串口轉USB模塊 (10)、開關(11)及狀態顯示燈(12)組成，其原理框圖如圖3所示。溫溼度測量裝置(1)的基本工作原理是由微處理器(8)通過1 總線控制數字式溫溼度傳感器(4)進行環境溫溼度的數據採集，把數據通過串口同時傳送給串口轉網口模塊(9)和串口轉USB模塊(10)， 再由串口轉網口模塊(9)傳送到網絡上，由串口轉USB模塊(10)傳送到USB接口上。在兩種實施方式中，都由USB接口供電，第一種實施方式中是由監控微機( 的USB接口直接供電，第二種實施方式中還可以配備單獨的USB充電器直接供電。[0029]溫溼度測量裝置(1)中微處理器運行的程序的具體流程是首先進行設備初始化，按照預先設定的採集時間間隔通過I2C總線採集溫溼度數據，然後把採集到的數據按照約定格式通過微處理器串口發送出去，即發送給串口轉網口模塊(9)和串口轉USB模塊 (10)，發送完成後進入低功耗休眠狀態，以節省電源能耗。定時器時間到後再次採集數字式溫溼度傳感器的數據並發送。具體工作流程圖見圖4.[0030]在上述的溫溼度測量裝置(1)設計中，微處理器(8)晶片可以選擇TI公司MSP430 系列低功耗微處理器如MSP430F2274。數字式溫溼度傳感器(4)可選用SHT21數字溫溼度傳感器。串口轉網口模塊⑶)可選用致遠電子公司IPort模塊。串口轉USB模塊(10)可選用CP2102晶片。[0031]在具體實現時，可以有如下設計上的變化[0032](1)在溫溼度測量裝置(1)中可以具有液晶顯示模塊(13)，這樣可以在設備上直接顯示溫溼度數據，方便觀察。[0033](2)在溫溼度測量裝置(1)中可以增加RS-485電平轉換晶片，實現在RS-485串行總線上的傳輸，滿足特定用戶的需要。
權利要求1.一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置，該發明採用乙太網技術及TCP/IP網絡協議， 通過內置的溫溼度傳感器對環境的溫溼度進行採集，按照TCP/IP協議將採集到的數據轉換成IP包，實時傳輸到監控微機上，並能通過網絡對溫溼度測量裝置進行設置、控制，實現告警等功能。
2.根據權利要求1的一種溫溼度測量裝置，其特徵是採用乙太網技術及TCP/IP網絡協議。
3.根據權利要求1的一種溫溼度測量裝置，其特徵是利用微處理器，數字溫溼度傳感器，串口轉網口模塊，串口轉USB模塊實現的溫溼度測量裝置。
4.根據權利要求3的一種溫溼度測量裝置，其特徵是可以通過USB接口與計算機連接， 並通過USB模擬串口設備的方式實現溫溼度數據及控制命令的傳輸。
5.根據權利要求3的一種溫溼度測量裝置，其特徵是可以通過乙太網與監控微機通信，通過網絡進行溫溼度測量數據採集及溫溼度測量裝置的控制。
6.根據權利要求3的一種溫溼度測量裝置，其特徵是通過增加隔熱層減少其它電子器件對數字溫溼度傳感器的影響，提高測量準確度。
7.根據權利要求3的一種溫溼度測量裝置，其特徵是可以增加液晶顯示模塊，從而可以在溫溼度測量裝置上直接觀測溫溼度數據。
專利摘要本實用新型涉及一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置，特別是利用乙太網和TCP/IP協議以及I2C總線技術實現環境溫溼度測量裝置的設計。為了克服現有環境溫溼度測量方法的不足，本實用新型提供一種基於網絡的環境溫溼度測量裝置。採用乙太網技術，通過溫溼度測量裝置(1)測量環境溫溼度，按照TCP/IP網絡協議通過乙太網(3)將溫溼度數據實時傳輸至監控微機(2)上，實現環境溫溼度的網絡監控測量，並能對溫溼度測量裝置(1)進行設置、控制，實現告警等功能。一個網絡上可以連接多個溫溼度測量裝置(1)，並且比其它類似有線溫溼度測量設備功耗更低，實時性更好，設計簡單易行。
文檔編號G05D27/02GK202257326SQ20112029661
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者王國臣 申請人:索科維爾(北京)軟體系統有限公司