多環境數據採集存儲裝置及方法

2023-12-11 01:35:47 2

多環境數據採集存儲裝置及方法
【專利摘要】本發明屬於一種數據採集裝置，特別涉及溫溼度及振動採集裝置。其技術方案是：一種多環境數據採集存儲裝置，包括：溫溼度傳感器(3)，振動傳感器(6)，微處理器(11)，SD卡及卡託(4)，USB控制器(12)，USB接口(2)，電池(14)，電源接口(9)，電源模塊(10)；其特徵是：還包括陶瓷基PCB板(5)以及可拆卸殼體(13)。本發明體積小、質量輕、功耗低，獨立工作，安裝和拆卸方便，可以在不改變被測裝備原結構、不影響其操作使用的前提上，靈活部署於被測裝備外部或內部，實現環境數據的實時、長期採集和存儲，數據採集精度滿足GJB150A-2009中容差分析需求，滿足對產品進行環境試驗、可靠性試驗條件制定需求。
【專利說明】多環境數據採集存儲裝置及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬於一種數據採集裝置，特別涉及溫溼度及振動採集裝置。
【背景技術】
[0002]為了對裝備可靠性、環境適應性、健康狀態監測等指標進行論證和試驗，需要對裝備在運輸、存放、執行任務等過程中的溫溼度、振動等環境數據進行短時間的採集或長時間的監測。現有技術主要存在以下幾個方面的問題:(I)溫溼度、振動分別採集，導致設備多，不利於在野外等現場操作；(2)需要大量連接電源、數據線，難以實現在裝備內部點位部設，也影響裝備的操作使用；(3)採集裝置及其附屬設備體積大，價格昂貴，功耗大，不利於多點位的採集，更難以適應長期健康監測的需要。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是:提供一種可以解決上述問題，適用於裝備多點位溫溼度和振動環境數據採集的微型、長時間、自採集和自存儲的一體化環境數據採集裝置。
[0004]本發明的技術方案是:一種多環境數據採集存儲裝置，包括:溫溼度傳感器(3)，振動傳感器(6)，微處理器(11)，SD卡及卡託(4)，USB控制器(12)，USB接口 (2)，電池(14)，電源接口(9)，電源模塊(10);其特徵是:還包括陶瓷基PCB板(5)以及可拆卸殼體(13)；
[0005]所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)將物理量轉換為數位訊號，送交所述微處理器(11)處理後存儲於所述SD卡，並經由所述USB控制器(12)、所述USB接口(2)輸出；所述電池(14)、所述電源接口(9)、所述電源模塊(10)為各部件提供電力；所述陶瓷基PCB板(5)用於安裝所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述微處理器(11)、所述SD卡及卡託(4)、所述USB控制器(12)、所述USB接口(2)、所述電源接口(9)、所述電源模塊(10)，並通過螺孔(I)固連於所述可拆卸殼體(13)的底部；所述可拆卸殼體(13)內部還封裝所述電池(14)，並用於通過粘合劑固定在被測裝備表面。
[0006]一種多環境數據採集存儲方法，它使用如上所述的多環境數據採集存儲裝置，並由所述微處理器(11)控制，執行以下步驟:
[0007]A.狀態字讀取
[0008]如果所述USB接口(2)已連接計算機，則讀取來自所述計算機的工作模式、溫溼度採樣率、振動採樣率、喚醒閾值、溫度校正參數、振動校正參數狀態字；其中，所述工作模式狀態字設定工作狀態或休眠/喚醒狀態；所述溫溼度採樣率狀態字設定每天採樣次數；所述振動採樣率狀態字在工作狀態下設定每秒採樣次數，取值範圍為I~3000，在休眠/喚醒狀態下設定每天採樣的次數；所述喚醒閾值狀態字設定休眠狀態和喚醒狀態之間的轉換閾值，單位為0.01g ;所述溫度校正參數狀態字設定用於溫度校正算法的參數，其第一位為正負號；所述振動校正參數狀態字設定用于振動校正算法的參數，其第一位為正負號；
[0009]如果所述USB接口(2)未連接所述計算機，則繼續沿用上次讀入的狀態字；
[0010]B.電量判斷和報警[0011]讀取所述電池(14)的剩餘電量，如果小於設定閾值，則所述電源指示燈(7)閃爍報警；
[0012]C.進入設定工作模式
[0013]如果所述工作模式狀態字設定為工作狀態，則使所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述SD卡處於全工作狀態，按照所述狀態字設定的每天溫度採樣次數、振動採樣率，採集溫溼度和振動數據，並轉D步驟；
[0014]如果所述工作模式狀態字設定為休眠/喚醒狀態，則轉F步驟；
[0015]D.數據校正
[0016]Dl.溫度補償
[0017]設從所述狀態字讀取的溫度校正參數為Ct，所述溫溼度傳感器(3)的溫度值數字輸出為Μτ，則溫度T補償公式為:
[0018]T = CT-39.6+0.01M1
[0019]D2.相對溼度補償
[0020]設從所述狀態字讀取的溼度校正參數為Ch，所述溫溼度傳感器(3)的相對溼度值數字輸出為Mh，則對相對溼度RH的非線性和常值項補償公式為: [0021]RHl = Ch - 2.0468 + 0.0367Μ? -1.5955 x IO 6M211
[0022]進行溫度補償的公式(5)為:
[0023]RHt = RHl+(Mt-25) (0.01+0.00008MH) %
[0024]D3.振動量補償
[0025]令從所述狀態字讀取的振動校正參數為Cv，所述振動傳感器(6)輸出為16進位數振動量為Mv，則振動量補償後公式為:
[0026]V = Cv+ [hex2dec (Mv) -2048] /2048 X 50
[0027]其中振動量單位為g，Ig ^ 9.8m/s2，hex2dec表示將16進位轉換為10進位；
[0028]E.數據存儲
[0029]將補償後的溫度T、相對溼度RHt、振動量V寫入所述SD卡；如果所述USB接口(2)已連接計算機，則傳送給計算機；
[0030]F.休眠/喚醒狀態
[0031]按照所述狀態字設定的每天溫度採樣次數、振動採樣率，定時喚醒所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述SD卡，採集溫溼度和振動數據，執行D、E步驟，完成後即轉為休眠狀態，等待下次喚醒；
[0032]和/或利用所述振動傳感器(6)的跌落檢測功能，在檢測到振動量Vtl超過所述狀態字設定的振動閾值Vthrestold時，喚醒所述振動傳感器(6)、所述SD卡進行振動量採集，執行D3和E步驟，當振動量不大於Vthreshtjld時轉入休眠狀態，繼續進行跌落檢測。
[0033]本發明體積小、質量輕、功耗低，獨立工作，安裝和拆卸方便，可以在不改變被測裝備原結構、不影響其操作使用的前提上，靈活部署於被測裝備外部或內部，實現環境數據的實時、長期採集和存儲，數據採集精度滿足GJB150A-2009中容差分析需求，滿足對產品進行環境試驗、可靠性試驗條件制定需求。
【專利附圖】

【附圖說明】[0034]附圖1為本發明中多環境數據採集存儲裝置原理框圖；
[0035]附圖2為本發明中多環境數據採集存儲裝置結構示意圖；
[0036]附圖3為本發明中多環境數據採集存儲方法流程圖。
【具體實施方式】
[0037]實施例1:參見附圖1、2，一種多環境數據採集存儲裝置，包括:溫溼度傳感器(3)，振動傳感器(6)，微處理器(11)，SD卡及卡託(4)，USB控制器(12)，USB接口 (2)，電池(14)，電源接口(9)，電源模塊(10)，電源指示燈(7)以及電源開關(8);其特徵是:還包括陶瓷基PCB板(5)以及可拆卸殼體(13)；
[0038]所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)將物理量轉換為數位訊號，送交所述微處理器(11)處理後存儲於所述SD卡，並經由所述USB控制器(12)、所述USB接口(2)輸出；所述電池(14)、所述電源接口(9)、所述電源模塊(10)為各部件提供電力；所述陶瓷基PCB板(5)用於安裝所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述微處理器(11)、所述SD卡及卡託(4)、所述USB控制器(12)、所述USB接口(2)、所述電源接口(9)、所述電源模塊(10)，並通過螺孔(I)固連於所述可拆卸殼體(13)的底部；所述可拆卸殼體(13)內部還封裝所述電池(14)，並用於通過粘合劑固定在被測裝備表面。
[0039]實施例2:如實施例1所述的多環境數據採集存儲裝置，其特徵是:所述溫溼度傳感器(3)型號為SHT10，所述振動傳感器(6)型號為AEMSg32Ml，所述微處理器(11)型號為STM32L151C8T6，所述電池(14)為3V鋰電池。 [0040]實施例3:參見附圖2，一種多環境數據採集存儲方法，它使用如實施例1或2所述的多環境數據採集存儲裝置，並由所述微處理器(11)控制，執行以下步驟:
[0041]A.狀態字讀取
[0042]如果所述USB接口(2)已連接計算機，則讀取來自所述計算機的工作模式、溫溼度採樣率、振動採樣率、喚醒閾值、溫度校正參數、振動校正參數狀態字；其中，所述工作模式狀態字設定工作狀態或休眠/喚醒狀態；所述溫溼度採樣率狀態字設定每天採樣次數；所述振動採樣率狀態字在工作狀態下設定每秒採樣次數，取值範圍為I~3000，在休眠/喚醒狀態下設定每天採樣的次數；所述喚醒閾值狀態字設定休眠狀態和喚醒狀態之間的轉換閾值，單位為0.01g ;所述溫度校正參數狀態字設定用於溫度校正算法的參數，其第一位為正負號；所述振動校正參數狀態字設定用于振動校正算法的參數，其第一位為正負號；
[0043]如果所述USB接口(2)未連接所述計算機，則繼續沿用上次讀入的狀態字；
[0044]B.電量判斷和報警
[0045]讀取所述電池(14)的剩餘電量，如果小於設定閾值，則所述電源指示燈(7)閃爍報警；
[0046]C.進入設定工作模式
[0047]如果所述工作模式狀態字設定為工作狀態，則使所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述SD卡處於全工作狀態，按照所述狀態字設定的每天溫度採樣次數、振動採樣率，採集溫溼度和振動數據，並轉D步驟；
[0048]如果所述工作模式狀態字設定為休眠/喚醒狀態，則轉F步驟；
[0049]D.數據校正[0050]Dl.溫度補償
[0051]設從所述狀態字讀取的溫度校正參數為Ct，所述溫溼度傳感器(3)的溫度值數字輸出為Μτ，則溫度T補償公式為:
[0052]T = CT-39.6+0.0IMt
[0053]D2.相對溼度補償
[0054]設從所述狀態字讀取的溼度校正參數為Ch，所述溫溼度傳感器(3)的相對溼度值數字輸出為Mh，則對相對溼度RH的非線性和常值項補償公式為:
[0055]RHl =Ch- 2.0468 + 0.036?ΜΗ -1.5955 x IO-6Mj
[0056]進行溫度 補償的公式(5)為:
[0057]RHt = RHl+(Mt-25) (0.01+0.00008MH) %
[0058]D3.振動量補償
[0059]令從所述狀態字讀取的振動校正參數為Cv，所述振動傳感器(6)輸出為16進位數振動量為Mv，則振動量補償後公式為:
[0060]V = Cv+ [hex2dec (Mv) -2048] /2048 X 50
[0061]其中振動量單位為g，Ig ^ 9.8m/s2, hex2dec表不將16進位轉換為10進位；
[0062]E.數據存儲
[0063]將補償後的溫度T、相對溼度RHt、振動量V寫入所述SD卡；如果所述USB接口(2)已連接計算機，則傳送給計算機；
[0064]F.休眠/喚醒狀態
[0065]按照所述狀態字設定的每天溫度採樣次數、振動採樣率，定時喚醒所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述SD卡，採集溫溼度和振動數據，執行D、E步驟，完成後即轉為休眠狀態，等待下次喚醒；
[0066]和/或利用所述振動傳感器(6)的跌落檢測功能，在檢測到振動量Vtl超過所述狀態字設定的振動閾值Vthrestold時，喚醒所述振動傳感器(6)、所述SD卡進行振動量採集，執行D3和E步驟，當振動量不大於Vthreshtjld時轉入休眠狀態，繼續進行跌落檢測。
【權利要求】
1.一種多環境數據採集存儲裝置，包括:溫溼度傳感器(3)，振動傳感器(6)，微處理器(11)，SD卡及卡託(4)，USB控制器(12)，USB接口 (2)，電池(14)，電源接口 (9)，電源模塊(10)，電源指示燈(7)以及電源開關(8);其特徵是:還包括陶瓷基PCB板(5)以及可拆卸殼體(13)； 所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)將物理量轉換為數位訊號，送交所述微處理器(11)處理後存儲於所述SD卡，並經由所述USB控制器(12)、所述USB接口(2)輸出；所述電池(14)、所述電源接口(9)、所述電源模塊(10)為各部件提供電力；所述陶瓷基PCB板(5)用於安裝所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述微處理器(11)、所述SD卡及卡託(4)、所述USB控制器(12)、所述USB接口(2)、所述電源接口(9)、所述電源模塊(10)，並通過螺孔(I)固連於所述可拆卸殼體(13)的底部；所述可拆卸殼體(13)內部還封裝所述電池(14)，並用於通過粘合劑固定在被測裝備表面。
2.根據權利要求1所述的多環境數據採集存儲裝置，其特徵是:所述溫溼度傳感器(3)型號為SHT10,所述振動傳感器(6)型號為AEMS832M1,所述微處理器(11)型號為STM32L151C8T6，所述電池(14)為3V鋰電池。
3.—種多環境數據採集存儲方法，它使用如權利要求1或2所述的多環境數據採集存儲裝置，並由所述微處理器(11)控制，執行以下步驟: A.狀態字讀取 如果所述USB接口(2)已連接計算機，則讀取來自所述計算機的工作模式、溫溼度採樣率、振動採樣率、喚醒閾值、溫度校正參數、振動校正參數狀態字；其中，所述工作模式狀態字設定工作狀態或休眠/喚醒狀態；所述溫溼度採樣率狀態字設定每天採樣次數；所述振動採樣率狀態字在工作狀態下設定每秒採樣次數，取值範圍為I~3000，在休眠/喚醒狀態下設定每天採樣的次數；所述喚醒閾值狀態字設定休眠狀態和喚醒狀態之間的轉換閾值，單位為0.01g ;所述溫度校正參數狀態字設定用於溫度校正算法的參數，其第一位為正負號；所述振動校正參數狀態字設定用于振動校正算法的參數，其第一位為正負號； 如果所述USB接口(2)未連接所述計算機，則繼續沿用上次讀入的狀態字； B.電量判斷和報警 讀取所述電池(14)的剩餘電量，如果小於設定閾值，則所述電源指示燈(7)閃爍報m.1=I ， C.進入設定工作模式 如果所述工作模式狀態字設定為工作狀態，則使所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述SD卡處於全工作狀態，按照所述狀態字設定的每天溫度採樣次數、振動採樣率，採集溫溼度和振動數據，並轉D步驟； 如果所述工作模式狀態字設定為休眠/喚醒狀態，則轉F步驟； D.數據校正 Dl.溫度補償 設從所述狀態字讀取的溫度校正參數為Ct，所述溫溼度傳感器(3)的溫度值數字輸出為Mt，則溫度T補償公式為:
T = CT-39.6+0.0IMt D2.相對溼度補償設從所述狀態字讀取的溼度校正參數為Ch，所述溫溼度傳感器(3)的相對溼度值數字輸出為Mh，則對相對溼度RH的非線性和常值項補償公式為: RHl =Ch- 2.0468 + QmeiM11 — 1.5955 x IO-6M^ 進行溫度補償的公式(5)為:
RHt = RHl+ (Mt-25) (0.01+0.00008MH) % D3.振動量補償 令從所述狀態字讀取的振動校正參數為Cv，所述振動傳感器(6)輸出為16進位數振動量為Mv，則振動量補償後公式為:
V = Cv+ [hex2dec (Mv) -2048] /2048 X 50 其中振動量單位為g，Ig ^ 9.8m/s2，hex2dec表示將16進位轉換為10進位； E.數據存儲 將補償後的溫度T、相對溼度RHt、振動量V寫入所述SD卡；如果所述USB接口⑵已連接計算機，則傳送給計算機； F.休眠/喚醒狀態 按照所述狀態字設定的每天溫度採樣次數、振動採樣率，定時喚醒所述溫溼度傳感器(3)、所述振動傳感器(6)、所述SD卡，採集溫溼度和振動數據，執行D、E步驟，完成後即轉為休眠狀態，等待下次喚醒； 和/或利用所述振動傳感器(6)的跌落檢測功能，在檢測到振動量％超過所述狀態字設定的振動閾值Vttoestold時，喚醒所述振動傳感器(6)、所述SD卡進行振動量採集，執行D3和E步驟，當振動量不大於Vthreshtjld時轉入休眠狀態，繼續進行跌落檢測。
【文檔編號】G05B19/042GK103970055SQ201410215722
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】李新俊, 顏詩源, 何敬東, 殷維剛, 楊豔妮 申請人:中國人民解放軍第二炮兵裝備研究院第三研究所