專利名稱：無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境溫濕度監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫濕度的有效監(jiān)測對于倉庫或者其他類似場所具有非常重要的意義，目前常用的 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主要有人工監(jiān)測方式和有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測方式。人工監(jiān)測方式采集的數(shù)據(jù)具有滯后性，并且還不具備預(yù)警作用；有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測方 式存在著線路連接復(fù)雜和靈活性差而使用不便的缺陷。專利號200920006909. 2的實(shí)用新型《一種基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度監(jiān)測系 統(tǒng)》公開了以下技術(shù)方案它包括用于查詢、監(jiān)控、設(shè)定溫濕度數(shù)據(jù)報警閥值等的監(jiān)控計算 機(jī)、用于采集空氣中的溫濕度信號的采集模塊、向監(jiān)控計算機(jī)轉(zhuǎn)接和傳送溫濕度數(shù)據(jù)的網(wǎng) 關(guān)，所述采集模塊采用Zigbee通信協(xié)議與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接通信，所述的網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控 計算機(jī)連接。通過強(qiáng)大的組網(wǎng)軟件和網(wǎng)絡(luò)平臺以及無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)終端，隨時監(jiān)測環(huán)境狀態(tài)， 并通過圖形用戶界面直觀、動態(tài)地顯示出來，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能，此外通過網(wǎng)關(guān)對采集 節(jié)點(diǎn)采集的環(huán)境溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析，發(fā)現(xiàn)故障或參數(shù)異常，即時采取監(jiān)控界面 或聲光報警形式顯示出來。上述《基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)》的技術(shù)方案較有效地解決了人工 監(jiān)測和有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測方式的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)所存在的主要缺陷，但監(jiān)測結(jié)果僅以監(jiān)控計算 機(jī)采取監(jiān)控界面或聲光報警形式顯示的方法對于及時處理超限范圍的被監(jiān)測場所還缺乏 促進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述《基于Zigbee技術(shù)的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)》的技術(shù)方案存 在對于溫濕度監(jiān)測結(jié)果的及時處理缺乏促進(jìn)作用的技術(shù)問題而提出一種無線溫濕度監(jiān)測 系統(tǒng)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案本無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)包括溫濕度數(shù) 據(jù)采集器和溫濕度監(jiān)測器，其特征是所述溫濕度數(shù)據(jù)采集器由外置溫度探頭、內(nèi)置數(shù)字溫 濕度傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)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，放大后的模擬信號接至A/D轉(zhuǎn) 換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號接至采集器的微處理器，所述內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器 輸出的數(shù)字信號接至采集器的微處理器，經(jīng)該微處理器處理的數(shù)據(jù)信號通過SPI接口接至 采集器的射頻模塊，該射頻模塊對數(shù)字信號予以調(diào)制并通過天線發(fā)送至溫濕度監(jiān)測器；所 述溫濕度監(jiān)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濕度數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的 數(shù)據(jù)信號經(jīng)解調(diào)并通過SPI接口接至微處理器，該微處理器對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行存儲、處理、顯 示和預(yù)警，所述預(yù)警是該微處理器根據(jù)超出報警上下限設(shè)定值的處理結(jié)果分別啟動GSM通訊模塊和聲光報警電路，GSM通訊模塊向移動電話發(fā)送報警短信，所述USB接口實(shí)現(xiàn)溫濕度 監(jiān)測器與計算機(jī)通訊。本發(fā)明還采取以下技術(shù)措施所述射頻模塊具有接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的電路。所述溫濕度監(jiān)測器的微處理器對溫濕度數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號處理結(jié)果包 括對應(yīng)外置溫度探頭的單通道溫度數(shù)據(jù)、對應(yīng)內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器的單通道溫濕度數(shù)據(jù) 和分別對應(yīng)外置溫度探頭和內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器的雙通道溫度數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于本無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在有效解決了人工監(jiān)測和 有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測方式的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)所存在的主要缺陷的同時，還能夠通過移動電話及時 通知工作人員具體的溫濕度超限的被監(jiān)測場所，對于及時處理具有明顯的促進(jìn)作用。本系 統(tǒng)具有低成本、低功耗、組網(wǎng)快捷、操作簡單、適應(yīng)性好的突出優(yōu)點(diǎn)。


附圖1是本發(fā)明的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。附圖2是圖1溫濕度數(shù)據(jù)采集器實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖。附圖3是圖1溫濕度監(jiān)測器實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖。圖中標(biāo)號1溫濕度數(shù)據(jù)采集器，1-1外置溫度探頭，1-2內(nèi)置溫濕度數(shù)字傳感器，
1-3放大電路，1-4A/D轉(zhuǎn)換電路，1-5采集器微處理器，1-6采集器射頻模塊，1_7采集器聲光 報警電路，1-8采集器電源管理電路，2溫濕度監(jiān)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(jī)，4移動電話。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更容易理解，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描 述。如圖1所示實(shí)施例的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)由各溫濕度數(shù)據(jù)采集器1、溫濕度監(jiān)測 器2、計算機(jī)3和移動電話4即手機(jī)組成，各溫濕度數(shù)據(jù)采集器1布設(shè)于被監(jiān)測現(xiàn)場，各溫濕 度數(shù)據(jù)采集器1與溫濕度監(jiān)測器2通過射頻通訊方式進(jìn)行通訊，溫濕度監(jiān)測器2通過USB 接口與計算機(jī)3進(jìn)行通訊并且向移動電話4即時發(fā)送報警短信，計算機(jī)3安裝有溫濕度數(shù) 據(jù)分析軟件。圖1實(shí)施例的溫濕度數(shù)據(jù)采集器1電結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由外置溫度探頭1-1、內(nèi) 置數(shù)字溫濕度傳感器1-2、放大電路1_3、A/D轉(zhuǎn)換電路1-4、采集器微處理器1-5、采集器射 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，放大后的模擬信號接至A/D轉(zhuǎn)換電路1-4，A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù) 字信號接至采集器微處理器1-5。內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器1-2輸出的數(shù)字信號接至采集器 微處理器1-5，經(jīng)采集器微處理器處理的數(shù)據(jù)信號通過SPI接口接至采集器射頻模塊1-6， 采集器射頻模塊對數(shù)字信號予以調(diào)制并通過天線發(fā)送至圖1的溫濕度監(jiān)測器2。圖1實(shí)施例的溫濕度監(jiān)測器2電結(jié)構(gòu)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接收的溫濕度數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號經(jīng)解 調(diào)并通過SPI接口接至微處理器2-1，該微處理器對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行存儲、處理、顯示和預(yù)警。 預(yù)警是微處理器2-1根據(jù)超出報警上下限設(shè)定值的處理結(jié)果分別啟動GSM通訊模塊2-4和 LED及蜂鳴器構(gòu)成的聲光報警電路2-7，GSM通訊模塊2-4向圖1所示胡移動電話4發(fā)送報 警短信，USB接口 2-3實(shí)現(xiàn)圖1的溫濕度監(jiān)測器2與計算機(jī)3的通訊。
實(shí)施例的GSM通訊模塊采用西門子的TC35短信模塊，可最多設(shè)置3個接收報警短 信的手機(jī)號碼。 圖1實(shí)施例的溫濕度監(jiān)測器2的射頻模塊2-2和溫濕度數(shù)據(jù)采集器1的采集器射 頻模塊1-6均具有接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的功能電路。實(shí)施例的射頻模塊和采集器射頻模塊均采用挪威Nordic公司nRF905射頻芯片， 可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。nRF905不僅能夠滿足檢測設(shè)備低功耗的要求，并且能同 時保證傳輸速率以及傳輸距離。經(jīng)實(shí)際測量，在室內(nèi)有墻壁阻隔的情況下，傳輸距離達(dá)到 25m以上，無線傳輸丟包率在1/10000內(nèi)，能保證傳輸數(shù)據(jù)不丟失。其最大傳輸速率可達(dá) IOOkbs0微處理器或采集器微處理器通過SPI接口對nRF905的寄存器地址預(yù)先進(jìn)行設(shè)置， 當(dāng)通訊時，HRF905可以自動濾除不相同地址的數(shù)據(jù)，只有地址匹配且校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)才會 被接收，并存儲在接收數(shù)據(jù)寄存器中。實(shí)施例中，該射頻模塊的地址是唯一的，最多可有32 個射頻模塊即溫濕度數(shù)據(jù)采集器與一個無線溫濕度監(jiān)測器組網(wǎng)。鑒于nRF905單次發(fā)送的最大字節(jié)數(shù)為32個，則節(jié)點(diǎn)以32個字節(jié)為發(fā)送基本單 元，數(shù)據(jù)發(fā)送格式如表1所示。表1發(fā)送數(shù)據(jù)包格式
字節(jié)123-32格式節(jié)點(diǎn)編號數(shù)據(jù)包編號數(shù)據(jù)包表1中第1個字節(jié)為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的編號；第2個字節(jié)表示當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)包的編號；第 3到第32個字節(jié)為測量數(shù)據(jù)。待1組數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，溫濕度監(jiān)控器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，返回確認(rèn)信息，格式如表 2所示。表2返回數(shù)據(jù)包格式
字節(jié)123-4格式節(jié)點(diǎn)編號錯誤數(shù)據(jù)包總數(shù)錯誤數(shù)據(jù)包編號第1個字節(jié)為接收節(jié)點(diǎn)編號；第2個字節(jié)表示接收的數(shù)據(jù)包錯誤總數(shù)；第3、第4 個字節(jié)的每位對應(yīng)每組16個數(shù)據(jù)包的確認(rèn)信息，如某位為0，則將該位對應(yīng)的數(shù)據(jù)包重發(fā)， 重復(fù)上面的操作，直到該組數(shù)據(jù)全部被接收。此外，如發(fā)送節(jié)點(diǎn)在規(guī)定時間未收到任何返回 信息，則重發(fā)數(shù)據(jù)直到收到確認(rèn)信息。實(shí)施例的技術(shù)參數(shù)
測量范圍_20 +75°C，0 100% RH ；溫度精度0. 5°C ；濕度精度4.5 ；溫度分辨率0. I0C ；濕度分辨率0. 1% ；可外接溫度探頭，與內(nèi)置傳感器切換或同時使用；可多個溫濕度數(shù)據(jù)采集器與任意一個溫濕度監(jiān)控器構(gòu)成一個無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；可任 意設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址；支持最多32臺溫濕度數(shù)據(jù)采集器同時入網(wǎng)監(jiān)測；工作溫度范圍_20 +65°C ；通訊距離彡25m(樓宇)，彡150m(開闊)；電源內(nèi)置3. 6V高能鋰電池，采用省電模式，壽命最少達(dá)1年。以下簡要敘述本發(fā)明的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)施例的工作過程(1)啟動溫濕度監(jiān)測器(以下稱監(jiān)測器)，并通過USB數(shù)據(jù)線連接計算機(jī)，利用溫 濕度數(shù)據(jù)分析軟件設(shè)置監(jiān)測器的系統(tǒng)屬性，默認(rèn)采樣時間間隔為lmin，設(shè)置完畢，即可拔掉 USB數(shù)據(jù)線。(2)啟動各溫濕度數(shù)據(jù)采集器(以下稱采集器)，各采集器分別搜索網(wǎng)絡(luò)，并請求 加入網(wǎng)絡(luò)。請求3次，每次等待時間5s。(3)采集器一旦加入網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測器給每個采集器分配一個唯一的地址，并按照采樣 間隔時間發(fā)送數(shù)據(jù)請求。(4)采集器將采集的溫濕度信號經(jīng)過信號處理，發(fā)送至監(jiān)測器。(5)監(jiān)測器接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行存儲、處理和顯示。在設(shè)定報警上下限的條件下，當(dāng)溫 濕度超出上下限范圍時監(jiān)測器在顯示數(shù)據(jù)的同時即刻啟動GSM通訊模塊向移動電話進(jìn)行 短信報警，同時驅(qū)動LED和蜂鳴器聲光報警。采集器也啟動LED和蜂鳴器聲光報警。(6)監(jiān)測完成，監(jiān)測器通過USB數(shù)據(jù)線與計算機(jī)連接，利用溫濕度數(shù)據(jù)分析軟件下 載監(jiān)測數(shù)據(jù)，瀏覽數(shù)據(jù)記錄，繪制數(shù)據(jù)曲線，導(dǎo)出excel報表并打印。
權(quán)利要求
一種無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫濕度數(shù)據(jù)采集器和溫濕度監(jiān)測器，其特征在于所述溫濕度數(shù)據(jù)采集器由外置溫度探頭、內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)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，放大后的模擬信號接至A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字信號接至采集器的微處理器，所述內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器輸出的數(shù)字信號接至采集器的微處理器，經(jīng)該微處理器處理的數(shù)據(jù)信號通過SPI接口接至采集器的射頻模塊，該射頻模塊對數(shù)字信號予以調(diào)制并通過天線發(fā)送至溫濕度監(jiān)測器；所述溫濕度監(jiān)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濕度數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號經(jīng)解調(diào)并通過SPI接口接至微處理器，該微處理器對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行存儲、處理、顯示和預(yù)警，所述預(yù)警是該微處理器根據(jù)超出報警上下限設(shè)定值的處理結(jié)果分別啟動GSM通訊模塊和聲光報警電路，GSM通訊模塊向移動電話發(fā)送報警短信，所述USB接口實(shí)現(xiàn)溫濕度監(jiān)測器與計算機(jī)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述射頻模塊具有接收 數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述溫濕度監(jiān)測器的微 處理器對溫濕度數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號處理結(jié)果包括對應(yīng)外置溫度探頭的單通道溫 度數(shù)據(jù)、對應(yīng)內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器的單通道溫濕度數(shù)據(jù)和分別對應(yīng)外置溫度探頭和內(nèi)置 數(shù)字溫濕度傳感器的雙通道溫度數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫濕度數(shù)據(jù)采集器和溫濕度監(jiān)測器。所述溫濕度數(shù)據(jù)采集器由外置溫度探頭、內(nèi)置數(shù)字溫濕度傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)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；所述溫濕度監(jiān)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，溫濕度監(jiān)測器根據(jù)超出報警上下限設(shè)定值的處理結(jié)果分別啟動GSM通訊模塊和聲光報警電路，GSM通訊模塊向移動電話發(fā)送報警短信，所述USB接口實(shí)現(xiàn)溫濕度監(jiān)測器與計算機(jī)通訊。本系統(tǒng)能夠通過移動電話及時通知工作人員具體的溫濕度超限的被監(jiān)測場所，對于及時處理具有明顯的促進(jìn)作用。本系統(tǒng)具有低成本、低功耗、組網(wǎng)快捷、操作簡單、適應(yīng)性好的突出優(yōu)點(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者蔡凌 申請人:天津市歐諾儀器儀表有限公司