CN207689030U - 温度变送器和温度采集*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度变送器和温度采集***。其中，该温度变送器包括：温度采集装置，用于采集待测对象的温度信息；控制器，与温度采集装置耦接，用于将温度信息进行封装，并将封装后的温度信息发送至无线通信模块；基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块，耦接至控制器，用于发送封装后的温度信息。本实用新型解决了由于前端温度采集设备通过组成局域网或广域网的无线技术传输信息造成传输效果无法兼容远距离和低功耗的技术问题。

Description

温度变送器和温度采集***

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，具体而言，涉及一种温度变送器和温度采集***。

背景技术

目前，物联网应用中的前端温度采集设备大多采用无线多点温度采集***，即通过组成局域网的无线技术传输信息，或通过组成广域网的无线技术传输信息，其中，组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术优缺点非常明显，即远距离和低功耗两者之间只能二选一。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种温度变送器和温度采集***，以至少解决由于前端温度采集设备通过组成局域网或广域网的无线技术传输信息造成传输效果无法兼容远距离和低功耗的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种温度变送器，包括：温度采集装置，用于采集待测对象的温度信息；控制器，与所述温度采集装置耦接，用于将所述温度信息进行封装，并将封装后的温度信息发送至无线通信模块；基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块，耦接至所述控制器，用于发送所述封装后的温度信息。

进一步地，所述温度变送器还包括：模数转换模块，设置于所述控制器和所述温度采集装置之间，用于将所述温度信息由模拟信号转换为数字信号。

进一步地，所述无线通信模块包括：壳体和收发天线，该收发天线设置于所述壳体内部。

进一步地，所述壳体为PVC壳体。

进一步地，所述温度采集装置包括：铂电阻温度传感器。

进一步地，还包括：显示装置，耦接至所述控制器，用于显示所述控制器输出的信息。

进一步地，还包括：电源模块和机械开关，所述电源模块与所述控制器耦接；所述机械开关，连接至所述电源模块的供电线路，用于控制所述供电线路的通断。

进一步地，所述机械开关与所述控制器连接；所述温度变送器还包括：第一按键和第二按键，耦接至所述控制器，其中，所述第一按键和第二按键被按下且所述机械开关触发所述供电线路导通时，所述控制器依据检测到的按键操作信号产生用于重启所述无线通信模块的控制信号。

进一步地，还包括：通用串行总线USB接口，与所述控制器耦接。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种温度采集***，包括：云平台中的计算设备和上述温度变送器；所述温度变送器通过基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块将采集的温度信息发送至所述计算设备。

在本实用新型实施例中，采用以下装置：温度采集装置采集待测对象的温度信息；控制器，与所述温度采集装置耦接，将所述温度信息进行封装，并将封装后的温度信息发送至无线通信模块；基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块，耦接至所述控制器，发送所述封装后的温度信息，解决了由于前端温度采集设备通过组成局域网或广域网的无线技术传输信息造成传输效果无法兼容远距离和低功耗的技术问题。通过令基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块传输温度信息，达到了温度采集装置兼容传输距离远和低功耗的传输效果的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种可选的温度变送器的示意图一；

图2是根据本实用新型实施例的一种可选的温度变送器的示意图二；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

图1是本实用新型实施例的温度变送器，如图1所示，该温度变送器包括如下装置：

温度采集装置，用于采集待测对象的温度信息。

控制器，与所述温度采集装置耦接，用于将所述温度信息进行封装，并将封装后的温度信息发送至无线通信模块。

基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块，耦接至所述控制器，用于发送所述封装后的温度信息。

通过设置温度采集装置采集待测对象的温度信息，控制器将所述温度信息进行封装，并将封装后的温度信息发送至无线通信模块，基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块发送所述封装后的温度信息，可以实现温度采集装置将温度信息远距离、低耗能的发送到指定装置中。

需要说明的是：通过上述基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块发送封装后的温度信息，不仅可以达到温度采集装置兼容传输距离远、传输耗能低的技术效果，还可以达到利用免许可频段，实现免费无线通信。

此外，述基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块使用LoRaWAN协议标准，与云平台进行通信无线连接。

为了便于温度信息的高效率传输，可选地，温度变送器还包括模数转换模块，设置于所述控制器和所述温度采集装置之间，用于将所述温度信息由模拟信号转换为数字信号。

需要说明的是：将温度信息由模拟信号转换为数字信号还可以滤除没有用的高频噪声信号，达到提高信息精度度，进而传输可靠数据的技术效果。

为了提高温度信息的传输效果，可选的，所述无线通信模块包括：壳体和收发天线，该收发天线设置于所述壳体内部。

需要说明的是：该收发天线可以提高无线通信模块的通信效率，此外，将收发天线设置于壳体内部，到达了包括收发天线的目的，避免了收发天线因各种原因造成损害。

此外，该壳体的连接处可以进行密封处理，以便防水防尘，达到保护壳体内部装置的技术效果。

需要说明的是：上述壳体可以选用聚氯乙烯(PVC)为材料制作，即使用PVC壳体。聚氯乙烯具有良好的介电性能和机械性能，便于保护壳体内部装置，以及避免对静电能的储蓄和损耗，进一步地，保证了温度信息的传输效果。

温度传感器通常是与现场的测量物体直接接触进行测量其温度的，可选地，温度采集装置包括：铂电阻温度传感器，即采用铂热电阻式温度探头进行温度信号采集。

需要说明的是：采用铂热电阻式温度探头进行温度信号采集，其测量精度高，测量范围宽。

为了便于相关人员更加便捷的了解其温度信息，可选地，温度变送器还包括：显示装置，耦接至所述控制器，用于显示所述控制器输出的信息。此时相关人员可以直观的在显示装置了解温度值、电池余量、信号强度、通讯效率、温度单位指示，需要说明的是，其上述数据可以每15秒进行一次更新。

为了便于控制上述温度变送器的通电状态，以防个别情况下需要对温度变送器进行断电操作，可选的，上述温度变送器还包括：电源模块和机械开关，所述电源模块与所述控制器耦接；所述机械开关，连接至所述电源模块的供电线路，用于控制所述供电线路的通断。

通过在温度变送器中，还设置电源模块以及和电源模块配套的机械开关，使得在必要情况下对温度变送器进行断电处理更加便利。例如，对温度变送器进行维修的情况下，需要对温度变送器进行断电处理。

需要说明的是：上述机械开关为拨动式开关，上述电源模块可以为锂电池。

可选的，该温度变送器中机械开关与所述控制器连接；以及温度变送器还包括：第一按键和第二按键，耦接至所述控制器，其中，所述第一按键和第二按键被按下且所述机械开关触发所述供电线路导通时，所述控制器依据检测到的按键操作信号产生用于重启所述无线通信模块的控制信号。

通过上述装置为无线通信模块设置重启机制，使得无线通信模块在更新后，可以通过重启机制，令无线通信模块重新启动，进一步保护无线通信模块。

或者，通过上述装置为无线通信模块设置重启机制，使得无线通信模块无法正常工作时，可以通过上述重启机制，进行对无线通信模块进行简单的恢复程序。

需要说明的是，通过设置两个按键被按下且所述机械开关触发所述供电线路导通时，才产生用于重启所述无线通信模块的控制信号，是为了增加重启难度，以防重启机制过于容易被触发。

作为一种示例，第一按键和第二案件可以设置于显示装置的屏幕下方，用于重启温度变送器和校准温度变送器的相关信息。

此外，温度变送器还包括：通用串行总线USB接口，与所述控制器耦接。

此时，控制器可以通过通用串行总线USB接口，进行一定的数据传输，例如，通过该接口下载程序进行升级操作。

本实用新型实施例提供了一种温度采集***，其包括云平台中的计算设备，以及上述任意一种温度变送器，所述温度变送器通过基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块将采集的温度信息发送至所述计算设备。

由上可知，上述实施例提供的温度变送器和温度采集***具有成本低、传输距离远、电池寿命长、节点容量大、稳定性高、数据传输可靠的技术效果。

图2是本实用新型实施例的一种可选的温度变送器，如图2所示，该温度变送器包括如下装置：

主控制器1以及与中控制器连接的温度传感器2、A/D转换模块3、数据传送模块8、数据存储模块4、电源7、LCD模块5、按键9、机械开关6和Micro-USB接口10，其中，数据传送模块8采用基于LoRa扩频通信技术的无线数据传送模块8。

主控制器1芯片完成采集、运算、通讯、按键9处理等全部功能，其工作采用间歇方式，大部分时间处于休眠状态，极少的工作时间全速运行，减少了功耗。

温度传感器2通过A/D转换模块3与主控制器1连接，温度传感器2采用铂热电阻式温度探头和现场的测量物体接触进行温度信号采集，其测量效果精度高、范围宽。温度传感器2再将采集到信号进行补偿调整后输送至A/D转换器的输入端，A/D转换模块将电压信号进行模数转换，再加上***由电阻和电容组成的低通滤波器，滤除没有用的高频噪声信号，提高精度。

A/D转换模块3包括电阻桥路、A/D误差值的可擦写存储器以及***由电阻和电容组成的低通滤波器。

数据传送模块8采用基于LoRa扩频通信技术的无线数据传送模块8，LoRa扩频通信技术使用LoRaWAN协议标准(V1.0.2)，能够与云平台进行无线通讯。此外，数据传送模块8优选低成本、高度集成的收发器，专为低功耗无线应用而设计，并在天线的外部设置密封的防腐蚀绝缘套。

数据存储器能够保存当前配置参数，重新上电后，依照上电前的参数进行配置；同时能够存储默认出厂参数配置，包括无线模块参数(EUI、KEY等)，***参数(油井号、温度定时上报周期等)。

电源7优选采用大容量高性能锂电池供电，寿命3年(按每1分钟采集、发送一次数据计算)，无需外接电源7。

LCD模块5采用自定义段式LCD，内部带有驱动电路，可以显示温度值(显示至小数点后2位)、电池余量、信号强度、通讯效率、温度单位指示，温度测量数据更新时间15秒。LCD模块5功耗非常低，在此过程中，LCD模块5在正常使用过程中关闭显示，以进一步节省功耗，具有低工作电流和极小的休眠状态电流，这种低电流特性应用于长寿命电池供电的***是很理想的。

LCD模块5正面屏幕下方有两个按键9，具有重启LoRa模块功能。按键9右侧有一个机械开关6，可重启温度变送器。Micro-USB接口10位于屏幕上方，通过该接口可下载程序进行升级操作。

综上所述，温度传感器2使用步骤具体为：温度传感器2的输出信号进行补偿调整后输送至A/D转换器的输入端，经A/D转换器转换成数字信号输送至主控制器1，由主控制器1将A/D转换器输出的数字信号打包输送至数据传送模块8，并通过与无线收发电路相连的射频天线以LoRa扩频通信无线方式发送至该区域的LoRa网关，同时通过LCD模块显示数据和结果。

采用以上设计后，本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用微功耗电路设计技术，主控制器在正常情况下具有极低的工作电流和微小的休眠状态电流，其接收电流仅10mA，睡眠电流200nA，传感器电路在不采集数据时关闭，LoRa扩频通信技术的无线数据传送模块8在不通讯时处于休眠模式，上述措施都是为了节省用电量，延长电池的使用寿命；

(2)采用基于LoRa扩频通信技术的无线数据传送模块8，使用扩频调制技术，可解调低于20dB的噪声。这确保了高灵敏度、可靠的网络连接，同时提高了网络效率并消除了干扰，大大改善了模块接收数据的灵敏度，较高的链路预算使其通信距离在建筑密集的城市环境可以达2公里左右，而在密度较低的郊区，通信距离可达10公里。

(3)LoRa扩频通信技术实现的通信距离比其他无线协议都要远得多，使得在较大范围内只使用一个网关即可连接区域内所有终端，从而大大降低了组网成本。

此外，由于LoRa无线组网技术能够组成星形网络结构，具有安装工序简单、无需提前布线、组网灵活、通讯距离远(最大可达10km以上)、抗干扰能力强等优点，可实现多设备间的数据透明双向传输，因此，特别适用于现场无法供电且又需要数据进行实时传输的油田、油井、供暖等输出管道和水井温度等场合的巡回检测。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种温度变送器，其特征在于，包括：

温度采集装置，用于采集待测对象的温度信息；

控制器，与所述温度采集装置耦接，用于将所述温度信息进行封装，并将封装后的温度信息发送至无线通信模块；

基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块，耦接至所述控制器，用于发送所述封装后的温度信息。

2.根据权利要求1所述的温度变送器，其特征在于，所述温度变送器还包括：

模数转换模块，设置于所述控制器和所述温度采集装置之间，用于将所述温度信息由模拟信号转换为数字信号。

3.根据权利要求1所述的温度变送器，其特征在于，所述无线通信模块包括：壳体和收发天线，该收发天线设置于所述壳体内部。

4.根据权利要求3所述的温度变送器，其特征在于，所述壳体为PVC壳体。

5.根据权利要求1所述的温度变送器，其特征在于，所述温度采集装置包括：铂电阻温度传感器。

6.根据权利要求1所述的温度变送器，其特征在于，还包括：

显示装置，耦接至所述控制器，用于显示所述控制器输出的信息。

7.根据权利要求1所述的温度变送器，其特征在于，还包括：电源模块和机械开关，所述电源模块与所述控制器耦接；所述机械开关，连接至所述电源模块的供电线路，用于控制所述供电线路的通断。

8.根据权利要求7所述的温度变送器，其特征在于，所述机械开关与所述控制器连接；所述温度变送器还包括：第一按键和第二按键，耦接至所述控制器，其中，所述第一按键和第二按键被按下且所述机械开关触发所述供电线路导通时，所述控制器依据检测到的按键操作信号产生用于重启所述无线通信模块的控制信号。

9.根据权利要求1所述的温度变送器，其特征在于，还包括：通用串行总线USB接口，与所述控制器耦接。

10.一种温度采集***，其特征在于，包括：云平台中的计算设备和权利要求1至9中任意一项所述的温度变送器；所述温度变送器通过基于长距离LoRa无线通信协议的无线通信模块将采集的温度信息发送至所述计算设备。