本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種現(xiàn)場傳感器及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

各類溫濕度與振動(dòng)傳感器在化工現(xiàn)場必不可少，但傳統(tǒng)傳感器的讀數(shù)普遍依靠人員抄錄，引入認(rèn)為干擾因素，例如抄寫錯(cuò)誤、懶惰懈怠導(dǎo)致的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種現(xiàn)場傳感器及其應(yīng)用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種現(xiàn)場傳感器，包括：傳感器裝置、控制器與數(shù)據(jù)接口，其中，

所述傳感器裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器和振動(dòng)傳感器，其中，所述溫度傳感器用于檢測環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，包括電阻傳感器和熱電偶；所述濕度傳感器用于檢測環(huán)境濕度數(shù)據(jù)；所述振動(dòng)傳感器用于檢測振動(dòng)數(shù)據(jù)；

所述控制器與所述傳感器裝置相連，用于對所述傳感器裝置進(jìn)行開關(guān)控制，對傳感器的信號(hào)檢測與數(shù)據(jù)通信，接收來自所述傳感器裝置的境溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境濕度數(shù)據(jù)和振動(dòng)數(shù)據(jù)，作為測量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，以及對所述測量結(jié)果進(jìn)行無線傳輸，所述控制器還用于控制系統(tǒng)進(jìn)行周期性地休眠，休眠期間關(guān)閉所有傳感器電路，切斷傳感器電路的電量消耗；工作時(shí)依次進(jìn)行控制器喚醒、測量電路上電、數(shù)據(jù)測量與存儲(chǔ)、測量電路切斷、發(fā)送無線數(shù)據(jù)包、控制器休眠；

所述數(shù)據(jù)接口包括：傳感器控制接口、傳感器數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)無線傳輸接口，其中，所述傳感器控制接口、傳感器數(shù)據(jù)接口與所述傳感器裝置相連，所述數(shù)據(jù)無線傳輸接口與外部通信設(shè)備相連，

其中，所述控制器在巡檢人員的攜帶下，經(jīng)過所述傳感器裝置的各個(gè)傳感器所在的位置，當(dāng)巡檢人員位于傳感器附近時(shí)，接收到傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)，所述控制器將接收到的數(shù)據(jù)、接收時(shí)間、數(shù)據(jù)類型發(fā)送至數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行歸集匯總，所述數(shù)據(jù)平臺(tái)將收集到的數(shù)據(jù)按傳感器編號(hào)進(jìn)行分類，再按數(shù)據(jù)收集時(shí)間進(jìn)行排序，從而得到各個(gè)傳感器按時(shí)間順序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)序列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以及所述數(shù)據(jù)平臺(tái)根據(jù)每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)序列，查找單個(gè)數(shù)據(jù)序列的變化趨勢，以及相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)聯(lián)趨勢，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

進(jìn)一步，所述電阻傳感器采用熱敏電阻傳感器或鉑電阻傳感器。

進(jìn)一步，所述濕度傳感器采用芯片式傳感器，且通過串行通信接口iic接口與所述控制器相連。

進(jìn)一步，所述振動(dòng)傳感器采用芯片式加速度計(jì)，且通過串行通信接口spi接口與所述控制器相連。

進(jìn)一步，所述傳感器控制接口用于控制所述傳感器裝置中各個(gè)傳感器的測量開關(guān)；所述傳感器數(shù)據(jù)接口由控制器內(nèi)置的多個(gè)串行數(shù)據(jù)接口引出線路與各芯片式傳感器電路連接，形成傳感器的數(shù)據(jù)接口。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)無線傳輸接口包括：nfc數(shù)據(jù)傳輸接口和藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸接口，其中，所述nfc數(shù)據(jù)傳輸接口與具有nfc功能的終端設(shè)備進(jìn)行通信，當(dāng)具有nfc功能的防爆智能手持終端掃過nfc天線時(shí)，喚醒控制器，自動(dòng)開啟nfc通訊模式，控制器將存儲(chǔ)的傳感器測量結(jié)果通過nfc天線發(fā)送給手持終端，由手持終端接收數(shù)據(jù)，通信完成后控制器回到休眠狀態(tài)，

所述藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸接口與具有藍(lán)牙功能的終端設(shè)備進(jìn)行通信，所述控制器在每個(gè)工作周期內(nèi)，將測量到的數(shù)據(jù)按指定格式存入藍(lán)牙的廣播數(shù)據(jù)包中進(jìn)行廣播發(fā)送，附近的接收終端設(shè)備可接收并解析廣播數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并進(jìn)行回傳、存儲(chǔ)。

進(jìn)一步，所述傳感器裝置和控制器采用限能和隔離方式進(jìn)行防爆處理。

本發(fā)明實(shí)施例還提出一種現(xiàn)場傳感器的應(yīng)用方法，包括如下步驟：

步驟s1，利用溫度傳感器、濕度傳感器和振動(dòng)傳感器，分別檢測環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境濕度數(shù)據(jù)和振動(dòng)數(shù)據(jù)；

步驟s2，接收到傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)、接收時(shí)間、數(shù)據(jù)類型發(fā)送至數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行歸集匯總；

步驟s3，將收集到的數(shù)據(jù)按傳感器編號(hào)進(jìn)行分類，再按數(shù)據(jù)收集時(shí)間進(jìn)行排序，從而得到各個(gè)傳感器按時(shí)間順序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)序列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以及所述據(jù)平臺(tái)根據(jù)每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)序列，查找單個(gè)數(shù)據(jù)序列的變化趨勢，以及相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)聯(lián)趨勢，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

進(jìn)一步，采用藍(lán)牙或nfc無線通訊方式將數(shù)據(jù)在傳感器和數(shù)據(jù)平臺(tái)之間進(jìn)行傳輸。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場傳感器及其應(yīng)用方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集，可以避免抄寫錯(cuò)誤，減少人員工作量，有助于提高工作效率，提升管理水平。本發(fā)明采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能可以展現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)展變化趨勢，傳統(tǒng)手工抄錄難以達(dá)到相同的效果，更便于后續(xù)用戶的分析使用。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場傳感器的結(jié)構(gòu)圖；

圖2a和圖2b為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度傳感器的電路圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濕度傳感器的電路圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)傳感器的電路圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制器的電路圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場傳感器的應(yīng)用方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場傳感器，包括：傳感器裝置1、控制器2與數(shù)據(jù)接口3.

傳感器裝置1包括溫度傳感器、濕度傳感器和振動(dòng)傳感器，。其中，溫度傳感器用于檢測環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，包括電阻傳感器和熱電偶；濕度傳感器用于檢測環(huán)境濕度數(shù)據(jù)；振動(dòng)傳感器用于檢測振動(dòng)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2a和2b所示，電阻傳感器采用熱敏電阻傳感器或鉑電阻傳感器。熱敏電阻、鉑電阻兩類溫度傳感器在不同溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值，通過測量傳感器兩端的電阻可以換算出對應(yīng)的溫度。

熱電偶在不同溫度下，傳感器兩端產(chǎn)生不同的熱電動(dòng)勢(即電壓)，通過測量傳感器兩端的電壓可以換算出對應(yīng)的溫度。熱電偶的測量需要對測量點(diǎn)周圍的環(huán)境溫度進(jìn)行校準(zhǔn)。

本發(fā)明使用熱電偶測量100攝氏度以上的高溫，并使用熱敏電阻和鉑電阻(二選一，系統(tǒng)均支持)測量環(huán)境溫度作為校準(zhǔn)；100攝氏度以下的溫度區(qū)間直接使用熱敏電阻和鉑電阻(二選一)進(jìn)行測量。

如圖3所示，濕度傳感器采用芯片式傳感器，且通過串行通信接口iic接口與控制器相連。芯片式傳感器相比電容式濕度傳感器集成了測量電路，測量精度高。

如圖4所示，振動(dòng)傳感器采用芯片式加速度計(jì)，測量功耗更低，且通過串行通信接口spi接口與控制器相連。

傳感器裝置1中的各個(gè)傳感器均由控制器2進(jìn)行控制，控制器進(jìn)一步控制各個(gè)數(shù)據(jù)接口3。

具體地，如圖5所示，控制器2與傳感器裝置相連，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體邏輯控制與數(shù)據(jù)通信控制，用于對傳感器裝置進(jìn)行開關(guān)控制，對傳感器的信號(hào)檢測與數(shù)據(jù)通信，接收來自傳感器裝置的境溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境濕度數(shù)據(jù)和振動(dòng)數(shù)據(jù)，作為測量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，以及對測量結(jié)果進(jìn)行無線傳輸。控制器2還用于控制系統(tǒng)進(jìn)行周期性地休眠，休眠期間關(guān)閉所有傳感器電路，切斷傳感器電路的電量消耗；工作時(shí)依次進(jìn)行控制器喚醒、測量電路上電、數(shù)據(jù)測量與存儲(chǔ)、測量電路切斷、發(fā)送無線數(shù)據(jù)包(通過藍(lán)牙ble協(xié)議)、控制器休眠。

數(shù)據(jù)接口3包括：傳感器控制接口、傳感器數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)無線傳輸接口，其中，傳感器控制接口、傳感器數(shù)據(jù)接口與傳感器裝置相連，數(shù)據(jù)無線傳輸接口與外部通信設(shè)備相連。

具體地，傳感器控制接口用于控制傳感器裝置中各個(gè)傳感器的測量開關(guān)，傳感器控制接口關(guān)閉時(shí)，傳感器電路完全停止工作，以保證最小的系統(tǒng)電量消耗。傳感器數(shù)據(jù)接口由控制器內(nèi)置的多個(gè)串行數(shù)據(jù)接口引出線路與各芯片式傳感器電路連接，形成傳感器的數(shù)據(jù)接口，以數(shù)字接口替代模擬電信號(hào)可以有效降低測量信號(hào)的外部干擾。需要說明的是，傳感器控制接口可以完全關(guān)閉所控制傳感器模塊的電源，杜絕待機(jī)狀態(tài)下傳感器模塊的微小耗電，進(jìn)一步降低整體電路的待機(jī)功耗，延長電池的使用時(shí)間。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)無線傳輸接口使用nfc和藍(lán)牙ble兩種接口進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。傳輸?shù)臒o線數(shù)據(jù)包括各傳感器的測量結(jié)果和傳感器編號(hào)。

數(shù)據(jù)無線傳輸接口包括：nfc數(shù)據(jù)傳輸接口和藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸接口，其中，nfc數(shù)據(jù)傳輸接口與具有nfc功能的終端設(shè)備進(jìn)行通信，當(dāng)具有nfc功能的防爆智能手持終端掃過nfc天線時(shí)，喚醒控制器，自動(dòng)開啟nfc通訊模式，控制器將存儲(chǔ)的傳感器測量結(jié)果通過nfc天線發(fā)送給手持終端，由手持終端接收數(shù)據(jù)，通信完成后控制器回到休眠狀態(tài)。

藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸接口與具有藍(lán)牙功能的終端設(shè)備進(jìn)行通信，控制器在每個(gè)工作周期內(nèi)，將測量到的數(shù)據(jù)按指定格式存入藍(lán)牙的廣播數(shù)據(jù)包中進(jìn)行廣播發(fā)送，附近的接收終端設(shè)備(如手機(jī))可接收并解析廣播數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并進(jìn)行回傳、存儲(chǔ)。

具體來說，控制器在巡檢人員的攜帶下，經(jīng)過傳感器裝置的各個(gè)傳感器所在的位置，當(dāng)巡檢人員位于傳感器附近時(shí)，接收到傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)，控制器將接收到的數(shù)據(jù)、接收時(shí)間、數(shù)據(jù)類型發(fā)送至數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行歸集匯總。

具體地，現(xiàn)場人員在每日定時(shí)的巡檢過程中，經(jīng)過各傳感器電路所在的位置，當(dāng)巡檢人員位于傳感器電路附近時(shí)，可以接收到傳感器電路發(fā)出的藍(lán)牙ble數(shù)據(jù)包；巡檢人員用手機(jī)貼近傳感器電路的nfc天線時(shí)，可以通過nfc接收傳感器電路的數(shù)據(jù)。各手機(jī)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，將接收到的數(shù)據(jù)，連同接收時(shí)間、數(shù)據(jù)類型發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的歸集匯總。

數(shù)據(jù)平臺(tái)將收集到的數(shù)據(jù)按傳感器編號(hào)進(jìn)行分類，再按數(shù)據(jù)收集時(shí)間進(jìn)行排序，從而得到各個(gè)傳感器按時(shí)間順序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)序列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以及數(shù)據(jù)平臺(tái)根據(jù)每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)序列，查找單個(gè)數(shù)據(jù)序列的變化趨勢，以及相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)聯(lián)趨勢，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器裝置和控制器采用限能和隔離方式進(jìn)行防爆處理。電路的限能處理包括限制系統(tǒng)電壓和限制系統(tǒng)總電容。系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中避免試用升壓電路，保證電路各節(jié)點(diǎn)的電壓不高于電池電壓(即4.2v)；系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少電容的使用，去掉不必要的穩(wěn)壓電容，使電路整體電容量控制在200uf以下，使電路達(dá)到exibiic等級(jí)的防爆要求。

如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例還提出一種現(xiàn)場傳感器的應(yīng)用方法，包括如下步驟：

步驟s1，利用溫度傳感器、濕度傳感器和振動(dòng)傳感器，分別檢測環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境濕度數(shù)據(jù)和振動(dòng)數(shù)據(jù)。

步驟s2，接收到傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)、接收時(shí)間、數(shù)據(jù)類型發(fā)送至數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行歸集匯總。

現(xiàn)場人員在每日定時(shí)的巡檢過程中，經(jīng)過各傳感器電路所在的位置，當(dāng)巡檢人員位于傳感器電路附近時(shí)，可以接收到傳感器電路發(fā)出的藍(lán)牙ble數(shù)據(jù)包；巡檢人員用手機(jī)貼近傳感器電路的nfc天線時(shí)，可以通過nfc接收傳感器電路的數(shù)據(jù)。各手機(jī)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，將接收到的數(shù)據(jù)，連同接收時(shí)間、數(shù)據(jù)類型發(fā)送至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的歸集匯總。

步驟s3，將收集到的數(shù)據(jù)按傳感器編號(hào)進(jìn)行分類，再按數(shù)據(jù)收集時(shí)間進(jìn)行排序，從而得到各個(gè)傳感器按時(shí)間順序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)序列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以及據(jù)平臺(tái)根據(jù)每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)序列，查找單個(gè)數(shù)據(jù)序列的變化趨勢，以及相關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)聯(lián)趨勢，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用藍(lán)牙或nfc無線通訊方式將數(shù)據(jù)在傳感器和數(shù)據(jù)平臺(tái)之間進(jìn)行傳輸。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的現(xiàn)場傳感器及其應(yīng)用方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集，可以避免抄寫錯(cuò)誤，減少人員工作量，有助于提高工作效率，提升管理水平。本發(fā)明采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能可以展現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)展變化趨勢，傳統(tǒng)手工抄錄難以達(dá)到相同的效果，更便于后續(xù)用戶的分析使用。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。