低碳節能實時溫溼度採集系統的製作方法
2023-10-11 01:30:14 1
低碳節能實時溫溼度採集系統的製作方法
【專利摘要】本發明屬於物聯網【技術領域】，具體為一種低碳節能實時溫溼度採集系統。其包括採集位點、溫溼度傳感器，ZigBee路由節點、數據匯總節點和監控系統；所述採集位點部署溫溼度傳感器，溫溼度傳感器通過ZigBee網絡採集溫溼度信息，ZigBee路由節點負責將所在樓層的溫溼度信息通過ZigBee網絡發送給數據匯總節點；監控系統通過串口與數據匯總節點進行通信獲取採集位點的溫溼度數據。本發明的有益效果在於：其採用ZigBee網絡進行通信，使用方便，可應用於複雜實際環境中進行溫溼度採集，同時解決了ZigBee遇到障礙信號減弱的問題。
【專利說明】低碳節能實時溫溼度採集系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於複雜綜合商務建築群的實時溫溼度採集系統，屬於物聯網【技術領域】。
技術背景
[0002]隨著大型綜合商務建築群不斷增多，其在能源、環境和設備方面的問題也日益凸顯。在現代的建築群中，環境因素直接影響與之相關人群的工作與生活，尤其是環境的溫度與溼度的狀況。溫度和溼度指標是環境質量好壞的重要指標，也是環境監控和調節的重要參考和調控因子，從而適宜的溫溼度是舒適安全環境的保障。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於針對複雜綜合商務建築群的特點，藉助於物聯網技術，提供一種低碳節能實時溫溼度採集系統。其可用於自動採集、管理和監控商務建築群的溫溼度。
[0004]本發明提供的一種低碳節能實時溫溼度採集系統，其包括採集位點、溫度和溼度傳感器、ZigBee協調節點、ZigBee路由節點、數據匯總節點和監控系統；所述採集位點部署溫度、溼度傳感器，溫度、溼度傳感器採集溫度和溼度信息，ZigBee路由節點負責將所在樓層的溫度、溼度信息通過ZigBee網絡發送給數據匯總節點；監控系統通過串口與數據匯總節點進行通信獲取採集位 點的溫度、溼度數據；其中:
所述採集位點設置於(樓層)過道附近，其周圍環境和採集位點的溫溼度差值不超過溫溼度採集節點的誤差；數據匯總節點部署於監控樓層上；ZigBee路由節點部署在監控建築的每個樓層過道。
[0005]本發明中，上述溫溼度採集節點的誤差分別為:溫度差值≤0.5°C，溼度差值
(2%。
[0006]本發明中，ZigBee路由節點布置於每個樓層過道的中點。
[0007]本發明中，一個樓層中ZigBee溫溼度採集節點之間有障礙物時，樓層過道上增設一個或多個ZigBee路由節點。
[0008]本發明中，部分ZigBee路由節點工作電壓為12-15V。
[0009]本發明的有益效果在於:本發明採用ZigBee網絡進行通信，使用方便，可應用於複雜實際環境中溫溼度採集。其以最少終端設備採集到最全面的商務建築群溫溼度數據，同時解決了 ZigBee遇到障礙信號減弱的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的系統架構示意圖。
[0011]圖2為本發明的設備部署示意圖。
[0012]圖3為本發明的數據採集模塊流程圖。
[0013]圖4為本發明的查詢模塊流程圖。[0014]圖中標號=1-ZigBee溫溼度採集終端；2_ZigBee路由器；3_ZigBee協調節點；4-監控平臺。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖解釋本發明的【具體實施方式】，但是應該指出，本發明的實施不限於以下的實施方式。
[0016]實施例1
本發明技術方案具體描述如下。
[0017]本發明通過在需要採集的位點部署溫溼度傳感器，傳感器將採集到的溫溼度信息通過ZigBee網絡發送給數據匯總節點。監控系統通過串口與數據匯總節點進行通信，來獲取相應位點的溫溼度數據。
[0018]一、商務建築群中的採集位點部署
採集位點定義為溫溼度傳感器在商務建築群中的部署位置。通過採集位點採集到的溫溼度數據來評估商務建築群的溫溼度狀態，從而採集位點必須覆蓋溫度和溼度差異比較大的區域。另一方面，由於採用ZigBee網絡進行通信，ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗短距離協議，並且遇到障礙物時ZigBee網絡信號會大幅度縮減，因此位點應該儘量集中並且避開障礙物。溫溼度的變化是連續型的變化，從而在溫度差值小於0.5°，溼度差值小於2%的前提下，讓設備之間儘量避開障礙物，此外ZigBee路由節點和ZigBee溫溼度採集節點儘量集中。針對商務建築群自身的特點部署方案如下:
O監控樓層部署一個ZigBee數據匯總節點，數據匯總節點負責收集ZigBee網絡中的溫溼度數據。監控樓層一般在商務建築群第一層，如果在其它樓層也採用相同的部署方案；
2)對於每個樓層選取一些採集位點，位點的特徵是:(a)保證樓層空間中任何一點的溫溼度和離它最近採集位點的溫溼度差值不超過溫溼度採集節點的誤差(溫度差值(0.5°C，溼度差值< 2%)，否則添加一個新的採集位點來覆蓋該點。(b)位點到過道的直線距離小於50米。
[0019]3)除監控樓層外，每個樓層過道都部署一個ZigBee路由節點，負責該樓層的數據收集和轉發工作，位於過道中點位置。對於和數據收集和轉發路由之間有障礙物而不能正常通信的ZigBee溫溼度採集節點，在過道上添加一個路由負責ZigBee溫溼度採集節點和負責樓層數據採集和轉發的ZigBee路由之間的通信(圖2)。
[0020]步驟I)?步驟3)定義了低碳節能實時溫溼度採集系統的設備部署過程。通過上面步驟，對需要監控溫溼度的商務建築群進行部署。過道中點部署一個負責樓層轉發的ZigBee路由節點和步驟2)中的部署策略可以保證部署的最優化。
[0021]二、ZigBee網絡信號穿牆後信號減弱問題
本發明使用的設備無障礙組網距離為600米，無障礙傳輸距離為800米。穿牆後信號會大幅度減弱，測試發現普通厚度的實心磚頭牆是障礙物，傳輸和組網距離分別下降為80米和50米，對於沒有完全隔斷ZigBee信號的障礙物，傳輸下降幅度會有所減弱。商務建築群中，玻璃也是主要的裝修材料，玻璃對ZigBee信號沒有明顯的削弱作用。本發明使用兩種方法來解決ZigBee網絡信號由於穿牆後導致溫溼度數據無法傳輸的問題:(I)增加部分ZigBee路由節點的功率，從而提高ZigBee信號的強度，來削弱ZigBee信號因穿牆導致信號減弱的影響。本發明中，路由節點的正常工作電壓為5V，對於需要穿牆通信的路由器，將其工作電壓提高至12-15V。(2)通過合理部署ZigBee溫溼度採集終端I和ZigBee路由器2來避開對ZigBee信號影響明顯的障礙物，商務建築群中位點的選擇部分詳細說明了位點的選擇策略，從實際部署效果來看，上述策略能夠以最少設備採集到商務建築群全面而且實時的溫溼度數據。障礙物導致無線通信信號減弱的問題是所有無線通信面臨的一個難題。本發明針對ZigBee網絡的特點，提出了兩個解決ZigBee網絡信號穿牆後信號減弱的方法，這是本發明的重要特徵。
[0022]三、基於ZigBee的溫溼度數據採集
基於上面的部署，溫溼度採集系統ZigBee網絡包含一個ZigBee協調節點3，多個ZigBee路由節點以及相應位點的ZigBee溫溼度採集終端I。監控程序運行於上位機上，上位機通過串口與ZigBee協調節點3進行通信。按照ZigBee協調節點規定的數據傳輸協議解析數據來讀取的溫溼度數據。
[0023]根據商務建築群對溫溼度數據的需要，系統提供的信息包括=ZigBee溫溼度終端名稱、ZigBee溫溼度終端地址、ZigBee溫溼度終端採集到溫溼度的當前值、最大值、最小值、平均值以及溫溼度隨時間變化的折線圖。基於商務建築群對溫溼度需求，基於ZigBee技術在商務建築群中部署溫溼度採集系統是本發明的一個重要特徵。本系統包含兩個主要模塊，數據採集模塊和數據查詢接口模塊，兩個模塊對應的流程(圖3、圖4)相互獨立，但數據查詢模塊依賴於數據採集模塊提供的數據，溫溼度採集系統運行時得到溫度、溼度折線圖。
[0024]參見圖1，利用低碳節能實時溫溼度採集系統工作，其包括以下具體步驟:
步驟一、對商務建築群進行現場考察，結合商務建築群位點部署部分選取相應的位點。
[0025]步驟二、在相應的位點安裝ZigBee溫溼度採集終端1、ZigBee路由器2以及ZigBee協調節點3。
[0026]步驟三、首先啟動ZigBee協調節點3，建議ZigBee網絡，然後按照與協調節點由近到遠的順序依次對ZigBee路由器2加電，來擴大ZigBee網絡的覆蓋範圍。
[0027]步驟四、對於部分ZigBee路由器2，選擇其工作電壓為12-15V，並將其電源接通來代替電池供電。
[0028]步驟五、設置好ZigBee溫溼度採集終端設備ID，在ZigBee網路覆蓋的區域中打開ZigBee溫溼度採集終端1，觀察ZigBee溫溼度採集終端I的指示燈確保每個ZigBee終端節點都加入到ZigBee網絡中。
[0029]步驟六、將ZigBee協調節點3的串口與上位機串口連接，在上位機的監控平臺4中打開溫溼度採集程序或集成溫溼度採集程序的系統。
[0030]步驟七、溫溼度採集系統或集成溫溼度採集程序的系統能夠實時地採集到商務建築群的溫溼度數據。
【權利要求】
1.一種低碳節能實時溫溼度採集系統，其特徵在於:其包括採集位點、溫溼度傳感器、ZigBee路由節點、數據匯總節點和監控系統；所述採集位點部署溫溼度傳感器，溫溼度傳感器通過ZigBee網絡採集溫溼度信息，ZigBee路由節點負責將所在樓層的溫溼度信息通過ZigBee網絡發送給數據匯總節點；監控系統通過串口與數據匯總節點進行通信獲取採集位點的溫溼度數據；其中: 所述採集位點接近過道，其周圍環境和採集位點的溫溼度差值不超過溫溼度採集節點的誤差；數據匯總節點部署於監控樓層上；ZigBee路由節點部署於監控建築的每個樓層過道。
2.根據權利要求1所述的低碳節能實時溫溼度採集系統，其特徵在於:所述溫溼度採集節點的誤差分別為:溫度差值≤0.5°C，溼度差值≤2%。
3.根據權利要求1所述的低碳節能實時溫溼度採集系統，其特徵在於=ZigBee路由節點布置於每個樓層過道的中點。
4.根據權利要求1所述的低碳節能實時溫溼度採集系統，其特徵在於:一個樓層中ZigBee溫溼度採集節點之間有障礙物時，樓層過道上增設一個或多個ZigBee路由節點。
5.根據權利要求1~3之一所述的低碳節能實時溫溼度採集系統，其特徵在於:部分ZigBee路由節點的工作電壓為1 2-15V。
【文檔編號】G01D21/02GK103697940SQ201310695785
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】李斌, 馮瑞, 周虹, 吳斌 申請人:復旦大學