CN101908265A

CN101908265A - 无线温湿度监测***

Info

Publication number: CN101908265A
Application number: CN 201010243914
Authority: CN
Inventors: 蔡凌
Original assignee: TIANJIN OUNUO INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: TIANJIN OUNUO INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明是一种无线温湿度监测***，包括温湿度数据采集器和温湿度监测器。所述温湿度数据采集器由外置温度探头、内置数字温湿度传感器、放大电路、A/D转换电路、微处理器、射频模块、声光报警电路和电源管理电路所组成；所述温湿度监测器由微处理器、SD存储卡、USB通讯接口、LCD显示器、射频模块、GSM通讯模块、声光报警电路和电源管理电路所组成，温湿度监测器根据超出报警上下限设定值的处理结果分别启动GSM通讯模块和声光报警电路，GSM通讯模块向移动电话发送报警短信，所述USB接口实现温湿度监测器与计算机通讯。本***能够通过移动电话及时通知工作人员具体的温湿度超限的被监测场所，对于及时处理具有明显的促进作用。本***具有低成本、低功耗、组网快捷、操作简单、适应性好的突出优点。

Description

无线温湿度监测***

技术领域

本发明属于环境温湿度监测领域，特别是涉及一种无线温湿度监测***。

背景技术

温湿度的有效监测对于仓库或者其他类似场所具有非常重要的意义，目前常用的温湿度监测***主要有人工监测方式和有线网络监测方式。

人工监测方式采集的数据具有滞后性，并且还不具备预警作用；有线网络监测方式存在着线路连接复杂和灵活性差而使用不便的缺陷。

专利号200920006909.2的实用新型《一种基于Zigbee技术的无线温湿度监测***》公开了以下技术方案：它包括用于查询、监控、设定温湿度数据报警阀值等的监控计算机、用于采集空气中的温湿度信号的采集模块、向监控计算机转接和传送温湿度数据的网关，所述采集模块采用Zigbee通信协议与网关进行连接通信，所述的网关通过网络与监控计算机连接。通过强大的组网软件和网络平台以及无线网络收发终端，随时监测环境状态，并通过图形用户界面直观、动态地显示出来，提供远程监控管理功能，此外通过网关对采集节点采集的环境温湿度参数数据进行判断分析，发现故障或参数异常，即时采取监控界面或声光报警形式显示出来。

上述《基于Zigbee技术的无线温湿度监测***》的技术方案较有效地解决了人工监测和有线网络监测方式的温湿度监测***所存在的主要缺陷，但监测结果仅以监控计算机采取监控界面或声光报警形式显示的方法对于及时处理超限范围的被监测场所还缺乏促进作用。

发明内容

本发明是为了解决上述《基于Zigbee技术的无线温湿度监测***》的技术方案存在对于温湿度监测结果的及时处理缺乏促进作用的技术问题而提出一种无线温湿度监测***。

本发明为实现上述目的采取以下技术方案：本无线温湿度监测***包括温湿度数据采集器和温湿度监测器，其特征是：所述温湿度数据采集器由外置温度探头、内置数字温湿度传感器、放大电路、A/D转换电路、微处理器、射频模块、声光报警电路和电源管理电路所组成，所述外置温度探头输出的模拟信号接至放大电路，放大后的模拟信号接至A/D转换电路，A/D转换电路输出的数字信号接至采集器的微处理器，所述内置数字温湿度传感器输出的数字信号接至采集器的微处理器，经该微处理器处理的数据信号通过SPI接口接至采集器的射频模块，该射频模块对数字信号予以调制并通过天线发送至温湿度监测器；所述温湿度监测器由微处理器、SD存储卡、USB通讯接口、LCD显示器、射频模块、GSM通讯模块、声光报警电路和电源管理电路所组成，所述射频模块接收的温湿度数据采集器发送的数据信号经解调并通过SPI接口接至微处理器，该微处理器对数据信号进行存储、处理、显示和预警，所述预警是该微处理器根据超出报警上下限设定值的处理结果分别启动GSM通讯模块和声光报警电路，GSM通讯模块向移动电话发送报警短信，所述USB接口实现温湿度监测器与计算机通讯。

本发明还采取以下技术措施：

所述射频模块具有接收数据和发送数据的电路。

所述温湿度监测器的微处理器对温湿度数据采集器发送的数据信号处理结果包括对应外置温度探头的单通道温度数据、对应内置数字温湿度传感器的单通道温湿度数据和分别对应外置温度探头和内置数字温湿度传感器的双通道温度数据。

本发明的有益效果和优点在于：本无线温湿度监测***在有效解决了人工监测和有线网络监测方式的温湿度监测***所存在的主要缺陷的同时，还能够通过移动电话及时通知工作人员具体的温湿度超限的被监测场所，对于及时处理具有明显的促进作用。本***具有低成本、低功耗、组网快捷、操作简单、适应性好的突出优点。

附图说明

附图1是本发明的无线温湿度监测***结构框图。

附图2是图1温湿度数据采集器实施例结构框图。

附图3是图1温湿度监测器实施例结构框图。

图中标号：1温湿度数据采集器，1-1外置温度探头，1-2内置温湿度数字传感器，1-3放大电路，1-4A/D转换电路，1-5采集器微处理器，1-6采集器射频模块，1-7采集器声光报警电路，1-8采集器电源管理电路，2温湿度监测器，2-1微处理器，2-2射频模块，2-3USB通讯接口，2-4GSM通讯模块，2-5SD存储卡，2-6LCD显示器，2-7声光报警电路，2-8电源管理电路，3计算机，4移动电话。

具体实施方式：

为了使本发明的技术方案更容易理解，以下结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示实施例的无线温湿度监测***由各温湿度数据采集器1、温湿度监测器2、计算机3和移动电话4即手机组成，各温湿度数据采集器1布设于被监测现场，各温湿度数据采集器1与温湿度监测器2通过射频通讯方式进行通讯，温湿度监测器2通过USB接口与计算机3进行通讯并且向移动电话4即时发送报警短信，计算机3安装有温湿度数据分析软件。

图1实施例的温湿度数据采集器1电结构如图2所示，它由外置温度探头1-1、内置数字温湿度传感器1-2、放大电路1-3、A/D转换电路1-4、采集器微处理器1-5、采集器射频模块1-6、声光报警电路1-7和电源管理电路1-8所组成。外置温度探头1-1输出的模拟信号接至放大电路1-3，放大后的模拟信号接至A/D转换电路1-4，A/D转换电路输出的数字信号接至采集器微处理器1-5。内置数字温湿度传感器1-2输出的数字信号接至采集器微处理器1-5，经采集器微处理器处理的数据信号通过SPI接口接至采集器射频模块1-6，采集器射频模块对数字信号予以调制并通过天线发送至图1的温湿度监测器2。

图1实施例的温湿度监测器2电结构如图3所示，它由微处理器2-1、SD存储卡2-5、USB通讯接口2-3、LCD显示器2-6、射频模块2-2、GSM通讯模块2-4、声光报警电路2-7和电源管理电路2-8所组成，射频模块2-2接收的温湿度数据采集器发送的数据信号经解调并通过SPI接口接至微处理器2-1，该微处理器对数据信号进行存储、处理、显示和预警。预警是微处理器2-1根据超出报警上下限设定值的处理结果分别启动GSM通讯模块2-4和LED及蜂鸣器构成的声光报警电路2-7，GSM通讯模块2-4向图1所示胡移动电话4发送报警短信，USB接口2-3实现图1的温湿度监测器2与计算机3的通讯。

实施例的GSM通讯模块采用西门子的TC35短信模块，可最多设置3个接收报警短信的手机号码。

图1实施例的温湿度监测器2的射频模块2-2和温湿度数据采集器1的采集器射频模块1-6均具有接收数据和发送数据的功能电路。

实施例的射频模块和采集器射频模块均采用挪威Nordic公司nRF905射频芯片，可以方便地实现数据的无线收发。nRF905不仅能够满足检测设备低功耗的要求，并且能同时保证传输速率以及传输距离。经实际测量，在室内有墙壁阻隔的情况下，传输距离达到25m以上，无线传输丢包率在1/10000内，能保证传输数据不丢失。其最大传输速率可达100kbs。微处理器或采集器微处理器通过SPI接口对nRF905的寄存器地址预先进行设置，当通讯时，nRF905可以自动滤除不相同地址的数据，只有地址匹配且校验正确的数据才会被接收，并存储在接收数据寄存器中。实施例中，该射频模块的地址是唯一的，最多可有32个射频模块即温湿度数据采集器与一个无线温湿度监测器组网。

鉴于nRF905单次发送的最大字节数为32个，则节点以32个字节为发送基本单元，数据发送格式如表1所示。

表1发送数据包格式

字节	1	2	3-32
				格式	节点编号	数据包编号	数据包

表1中第1个字节为发送节点的编号；第2个字节表示当前发送数据包的编号；第3到第32个字节为测量数据。

待1组数据发送完毕，温湿度监控器根据接收到的数据，返回确认信息，格式如表2所示。

表2返回数据包格式

字节	1	2	3-4
				格式	节点编号	错误数据包总数	错误数据包编号

第1个字节为接收节点编号；第2个字节表示接收的数据包错误总数；第3、第4个字节的每位对应每组16个数据包的确认信息，如某位为0，则将该位对应的数据包重发，重复上面的操作，直到该组数据全部被接收。此外，如发送节点在规定时间未收到任何返回信息，则重发数据直到收到确认信息。

实施例的技术参数：

测量范围：-20～+75℃，0～100％RH；

温度精度：0.5℃；湿度精度：4.5；

温度分辨率：0.1℃；湿度分辨率：0.1％；

可外接温度探头，与内置传感器切换或同时使用；

可多个温湿度数据采集器与任意一个温湿度监控器构成一个无线监测网络；可任意设置网络地址；支持最多32台温湿度数据采集器同时入网监测；

工作温度范围：-20～+65℃；

通讯距离：≤25m(楼宇)，≤150m(开阔)；

电源：内置3.6V高能锂电池，采用省电模式，寿命最少达1年。

以下简要叙述本发明的无线温湿度监测***实施例的工作过程：

(1)启动温湿度监测器(以下称监测器)，并通过USB数据线连接计算机，利用温湿度数据分析软件设置监测器的***属性，默认采样时间间隔为1min，设置完毕，即可拔掉USB数据线。

(2)启动各温湿度数据采集器(以下称采集器)，各采集器分别搜索网络，并请求加入网络。请求3次，每次等待时间5s。

(3)采集器一旦加入网络，监测器给每个采集器分配一个唯一的地址，并按照采样间隔时间发送数据请求。

(4)采集器将采集的温湿度信号经过信号处理，发送至监测器。

(5)监测器接收数据后进行存储、处理和显示。在设定报警上下限的条件下，当温湿度超出上下限范围时监测器在显示数据的同时即刻启动GSM通讯模块向移动电话进行短信报警，同时驱动LED和蜂鸣器声光报警。采集器也启动LED和蜂鸣器声光报警。

(6)监测完成，监测器通过USB数据线与计算机连接，利用温湿度数据分析软件下载监测数据，浏览数据记录，绘制数据曲线，导出excel报表并打印。

Claims

1.一种无线温湿度监测***，包括温湿度数据采集器和温湿度监测器，其特征在于：所述温湿度数据采集器由外置温度探头、内置数字温湿度传感器、放大电路、A/D转换电路、微处理器、射频模块、声光报警电路和电源管理电路所组成，所述外置温度探头输出的模拟信号接至放大电路，放大后的模拟信号接至A/D转换电路，A/D转换电路输出的数字信号接至采集器的微处理器，所述内置数字温湿度传感器输出的数字信号接至采集器的微处理器，经该微处理器处理的数据信号通过SPI接口接至采集器的射频模块，该射频模块对数字信号予以调制并通过天线发送至温湿度监测器；所述温湿度监测器由微处理器、SD存储卡、USB通讯接口、LCD显示器、射频模块、GSM通讯模块、声光报警电路和电源管理电路所组成，所述射频模块接收的温湿度数据采集器发送的数据信号经解调并通过SPI接口接至微处理器，该微处理器对数据信号进行存储、处理、显示和预警，所述预警是该微处理器根据超出报警上下限设定值的处理结果分别启动GSM通讯模块和声光报警电路，GSM通讯模块向移动电话发送报警短信，所述USB接口实现温湿度监测器与计算机通讯。

2.根据权利要求1所述的无线温湿度监测***，其特征在于：所述射频模块具有接收数据和发送数据的电路。

3.根据权利要求1所述的无线温湿度监测***，其特征在于：所述温湿度监测器的微处理器对温湿度数据采集器发送的数据信号处理结果包括对应外置温度探头的单通道温度数据、对应内置数字温湿度传感器的单通道温湿度数据和分别对应外置温度探头和内置数字温湿度传感器的双通道温度数据。