CN102155958B - 一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪 - Google Patents

一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，包括控制器、加速度计、存储器、时钟单元、串行通信接口。微控制器采取间歇式工作方式，大幅度延长电池的使用时间；三轴加速度计和数字式温湿度传感器作为敏感器件，可记录运输物品多方向的冲击振动信息和环境信息，三轴加速度计采用低电压供电，功耗小、体积小，可承受较大冲击；时钟单元具有不间断计时功能，能够记录冲击事件发生的准确时间；存储器件采用可插拔的SD卡，带有Fat文件系统，在不拆卸装置的情况下可将数据导入计算机。采用上述结构设计的监测记录仪、重量轻、功耗低、存储数据量大、可应用广泛的运输状态监测。

Description

一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪
技术领域
本发明涉及一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，尤其涉及一种易损物品运输过程中的状态监测记录仪，属于货物运输领域。
背景技术
货物运输是产品实现功能的重要环节，运输过程中由于运输工具、环境条件及操作人员等方面因素影响，货物难免受到冲击振动等因素影响，以致货物的性能发生改变。为了提高货物的运输质量，需要对运输状态进行监测，包括冲击振动、温度、湿度等环境信息，并且需要对超出设定阈值的数据进行记录，但现在所用的记录仪器体积大，记录数据少，使用传统传感器件功耗大，无法独立工作，或电池续航能力差，使用及其不方便。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，本发明体积小、重量轻、功耗低、存储数据量大、可应用广泛的运输状态监测。
本发明的技术解决方案是：一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，包括控制器、加速度计、存储器、时钟单元、串行通信接口；控制器、加速度计、存储器、时钟单元和串行通信接口安装在一个封闭的箱体内，控制器、加速度计、存储器、时钟单元以及串行通信接口采用电池供电或采用外部电源供电，控制器包括CPU、非易失存储器和A/D采集单元，外部计算机通过串行通信接口向控制器中的非易失存储器写入加速度阈值及加速度计的标度因数，A/D采集单元用于采集加速度计的加速度值，CPU用于监测比较加速度值与加速度阈值的大小，当加速度值超过加速度阈值时CPU将时钟单元产生的实时时间信息和A/D采集单元采集的加速度值写入存储器中，当加速度值小于加速度阈值时CPU处于休眠节电状态；加速度计采用三轴MEMS加速度计用于测量被运送货物的冲击加速度；时钟单元用于提供时间信息；存储器用于存储加速度计值及与加速度计值相对应的时间信息。
还包括温湿度传感器，所述的温湿度传感器用于实时监测货物环境温度和湿度信息，当加速度值超过加速度阈值时CPU将时钟单元产生的实时时间信息、A/D采集单元采集的加速度值以及温湿度传感器测量的环境温度和湿度信息一并写入存储器中。
还包括报警器，当加速度值超过加速度阈值时报警器发出报警信息。
所述存储器采用SD卡，采用FAT文件系统存储数据。
所述的箱体采用阳极氧化铝为结构材料，箱体连接部位采用O型密封圈进行密封。
所述串行通信接口采用RS-232、或RS-485、或RS-422串行通信接口。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的微控制器采取间歇式工作方式，可在不影响正常工作情况下，大幅度延长电池的使用时间；微机电三轴加速度计和数字式温湿度传感器作为敏感器件，可记录运输物品多方向的冲击振动信息和环境信息，微机电三轴加速度计采用低电压供电，功耗小、体积小，可承受较大冲击，可靠性高；时钟单元具有不间断计时功能，能够记录冲击事件发生的准确时间；存储器件采用可插拔的SD卡，带有Fat文件系统，在不拆卸装置的情况下可将数据导入计算机。采用上述结构设计的监测记录仪、重量轻、功耗低、存储数据量大、可应用广泛的运输状态监测、运输过程中的冲击振动测试记录、正常使用的敏感器材的监控、精密仪器的搬运监控、包装测试等。
附图说明
图1为本发明记录仪的内部组成结构图；
图2为本发明记录仪的电路连接关系图；
图3为本发明的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明原理和特征进行描述。
如图1、2所示，本发明的记录仪主要包括串行通信接口1、存储器2、时钟单元3、加速度计4和控制器5，串行通信接口1、存储器2、时钟单元3、加速度计4和控制器5均安装在一块电路板上并安装在一个封闭的箱体内，控制器5、加速度计4、存储器2、时钟单元3以及串行通信接口1采用电池6供电或采用外部电源供电，控制器5包括CPU、非易失存储器和A/D采集单元，外部计算机通过串行通信接口1向控制器5中的非易失存储器写入加速度阈值及加速度计的标度因数，A/D采集单元用于采集加速度计4的加速度值，CPU用于监测比较加速度值与加速度阈值的大小，当加速度值超过加速度阈值时CPU将时钟单元3产生的实时时间信息和A/D采集单元采集的加速度值写入存储器2中，当加速度值小于加速度阈值时CPU处于休眠节电状态；加速度计4采用三轴MEMS加速度计用于测量被运送货物的冲击加速度；时钟单元3用于提供时间信息；存储器2用于存储加速度计值及与加速度计值相对应的时间信息。三轴加速度计4可单独标定，更换方便，小面积固紧准确地传递加速度值，串行通信接口1通过RS232串行接口将控制器5与计算机串口进行通信；存储器2直接与控制器5的SPI接口连接，将冲击数据、温湿度值及冲击发生的时间以FAT文件系统保存为文本格式文件；时钟单元3与控制器5的IO口连接，实现对时钟单元3的初始化、时钟校验、时钟读取；电池组6可以放置2节5号3.6V镍氢电池，为整个记录仪供电。本发明的记录仪还包括温湿度传感器6，温湿度传感器用于实时监测货物环境温度和湿度信息，当加速度值超过加速度阈值时CPU将时钟单元3产生的实时时间信息、A/D采集单元采集的加速度值以及温湿度传感器6测量的环境温度和湿度信息一并写入存储器2中。温湿度传感器7通过温湿度传感器内部接口与控制器5的IIC接口进行通信连接，采集温湿度信号。本发明还包括报警器，当加速度值超过加速度阈值时报警器发出报警信息。记录仪的所有单元都由控制器控制，电源由干电池提供或外部电源提供，计算机主要处理图MicroSD卡产生的数据文本文件，以柱状图、曲线图及表格形式显示记录过程，通过串行通信模块设置记录仪参数。
本发明外观主要由上盖、下箱体、SD卡端盖、上盖、LED指示灯、拨动开关组成。上盖与下箱体通过6个螺纹孔连接，并有O形密封圈密封；SD卡端盖与下箱体通过4个螺纹孔连接，并有O形密封圈密封；LED指示灯连接内部主板，用来指示记录仪工作状态；拨动开关连接内部主板，用来控制记录仪关断；使用过程中，利用M5螺钉将记录仪固紧到被运输物品上。
如图3所示，记录仪的工作流程主要通过控制器来进行控制，首先开机后，判断是否进入设置参数模式，如果是则通过计算机信息处理软件进行参数设置，将参数保存到控制器内部的非易失存储器中，如果不进行参数设置，则读取非易失存储器中的参数，按参数系统初始化，对各传感器、时钟单元、存储器件等器件进行初始化，使其按照参数进入正常工作状态，实时采集被测货物的空间加速度信息，无冲击事件发生，则进入休眠模式，实现记录仪的低功耗工作方式，定时唤醒，继续采集空间加速度信息，当采集数值高于设定的阈值时，迅速转换到高频工作方式，采集当时的温湿度、详细加速度信息及日期时间，将数据以事件为单位保存到SD卡中。运输任务完成后，将数据文件“Shock.TXT”导入计算机中，利用计算机信息处理软件将保存信息处理。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，其特征在于包括控制器、加速度计、存储器、时钟单元、串行通信接口；控制器、加速度计、存储器、时钟单元和串行通信接口安装在一个封闭的箱体内，控制器、加速度计、存储器、时钟单元以及串行通信接口采用电池供电或采用外部电源供电，控制器包括CPU、非易失存储器和A/D采集单元，外部计算机通过串行通信接口向控制器中的非易失存储器写入加速度阈值及加速度计的标度因数，A/D采集单元用于采集加速度计的加速度值，CPU用于监测比较加速度值与加速度阈值的大小，当加速度值超过加速度阈值时CPU将时钟单元产生的实时时间信息和A/D采集单元采集的加速度值写入存储器中，当加速度值小于加速度阈值时CPU处于休眠节电状态；加速度计采用三轴MEMS加速度计用于测量被运送货物的冲击加速度；时钟单元用于提供时间信息；存储器用于存储加速度计值及与加速度计值相对应的时间信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，其特征在于：还包括温湿度传感器，所述的温湿度传感器用于实时监测货物环境温度和湿度信息，当加速度值超过加速度阈值时CPU将时钟单元产生的实时时间信息、A/D采集单元采集的加速度值以及温湿度传感器测量的环境温度和湿度信息一并写入存储器中。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，其特征在于：还包括报警器，当加速度值超过加速度阈值时报警器发出报警信息。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，其特征在于：所述存储器采用SD卡，采用FAT文件系统存储数据。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，其特征在于：所述的箱体采用阳极氧化铝为结构材料，箱体连接部位采用O型密封圈进行密封。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于微惯性器件的运输状态监测记录仪，其特征在于：所述串行通信接口采用RS-232、或RS-485、或RS-422串行通信接口。
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