CN102387183A - 一种基于rfid技术的多功能温湿度监控系统 - Google Patents

一种基于rfid技术的多功能温湿度监控系统 Download PDF

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赵晴
杨凯文
张海生
王新峰
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Abstract

本发明是一种基于433MHz有源RFID技术的多功能温湿度监控系统及其监控方法。系统主要应用于温湿度监控领域。此系统由一个或一个以上中央控制器及通过无线连接的多个温湿度采集标签组成；中央控制器包含无线收发模块、MCU中央控制模块；温湿度采集标签包含无线收发模块和温湿度传感器；系统接有GPRS模块用于发短信报警；另外，系统还包含GPS定位模块，能实时监控运输车的位置和运行轨迹，并通过GPRS模块发送短信，将温湿度信息上传给上层控制系统；该发明专利还包含一套温湿度监控方法，用于收集并显示温湿度信息、处理报警信息，并通过控制GPRS模块发送报警信息到相关人员手机，同时处理GPS系统上传的数据。

Description

一种基于RFID技术的多功能温湿度监控系统
技术领域
本发明专利应用于温湿度监控领域，可实时准确采集温湿度信息，并通过无线射频方式收发信息，系统搭建简单方便，并配有短信发送和运输车辆实时定位功能。
技术背景
目前，随着科技的不断进步，医院生物制品、科研单位实验室等对温湿度的要求越来越高。然而大多数单位目前仍采用原始的人工记录方式，这种方式存在很多弊端：如数据采集量大，耗时又浪费人力；无法动态显示温湿度信息，而且记录的信息保存起来有困难；人员频繁进出仓库会对室内温湿度造成影响，使生物制品等产生不可估量的损失；另外，人工记录还存在报警不及时、不准确等弊端。由此可见，传统的温湿度采集方式已经越来越不适应当前形势发展的需要。为解决以上问题，本发明专利提供了一套全自动、准确采集温湿度信息并能长久保存信息、实时报警和实时定位的系统。
发明内容
本发明专利提供的温湿度监控系统由多个温湿度采集标签、多个中央控制器、上层控制系统、GPS模块和GPRS模块组成；所述的温湿度标签分布在不同的待测环境中，实时采集当前环境下的温湿度信息并且通过无线射频识别方式与中央控制器进行数据通信；所述的中央控制器通过无线方式接收标签传来的温湿度信息，并通过RS232通信接口将处理后的温湿度信息传送给上层控制系统；所述的上层控制系统通过RS232通信接口与中央控制器相连，并对中央控制器上传的数据进行处理、记录温湿度情况并判断是否超限，还能够生成实时动态曲线图和历史温湿度曲线图；同时上层控制系统通过RS232通信接口与GPRS模块连接，当需要报警或汇报情况时上层控制系统控制GPRS模块发送短信到相关人员手机上；所述的GPS模块安装在运输车辆上，通过网络实时上传数据；所述的GPRS模块通过RS232通信接口与上层控制系统连接，通过接收上层控制系统发送的指令来实现发短信功能。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述温湿度采集标签为433MHz有源RFID电子标签；温湿度采集标签包含温湿度传感器、信息处理模块和无线收发模块；温湿度采集标签用于温湿度数据采集和无线传输；温湿度传感器包含温湿度采集芯片和与标签信息处理模块相连的接口电路。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述中央控制器是对有源RFID电子标签进行读写操作的设备；中央控制器包括无线收发模块、MCU处理模块、RS232通信接口模块。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述的无线收发模块为无线Wi-Fi信息收发模块。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述的上层控制系统即为上位机软件部分，包含数据收发模块、数据处理模块、数据显示模块。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述的上层控制系统是用java语言编写，数据库采用MYSQL数据库。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述的GPS模块由无线收发模块、MCU数据处理模块及电源接口电路组成。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述的GPRS模块由无线收发模块、MCU数据处理模块及与上层控制系统相连接的串口通信接口电路组成。
本发明专利提供的温湿度监控系统，其中所述的GPRS模块与上层控制系统之间的通信协议采用的是AT指令集。
本发明专利提供的温湿度监控方法，包含以下步骤：
温湿度采集标签收集并处理温湿度传感器上传的数据，然后通过无线方式发送给中央控制器；
中央控制器接收温湿度采集标签传来的数据并处理后通过RS232通信接口上传给上层控制系统，同时中央控制器还能通过无线方式发送相关指令给温湿度采集标签；
上层控制系统接收并处理中央控制器传来的温湿度数据，记录温湿度数据并发送报警信息到用户手机；同时上层控制系统还能处理运输车辆位置信息。
本发明专利提供的温湿度监控方法，还包括发短信步骤：GPRS模块通过RS232通信接口与上层控制系统相连；当有报警信息时上层控制系统发送指令给GPRS模块，GPRS模块就能发送短信到用户手机；
另外，本发明专利提供的温湿度监控方法，还包括运输车辆定位步骤：GPS模块通过通信网络将位置信息传给上层控制系统，上层控制系统将接收到的数据与地图对应起来，实时显示运输车辆的位置。
本发明专利提供的温湿度监控系统是为医院生物制品库房、科研单位实验室等对温湿度要求比较严格的场所设计；此系统组网灵活方便，操作简单易行。与现有技术相比，本发明专利提供的温湿度监控系统有以下几个优点：1、此系统采用无线组网方式，可以灵活组网，节省空间和成本；另外温湿度标签采用433MHz有源RFID技术，通过无线Wi-Fi上传数据，可以减少布线对环境的影响；2、此系统设备简单经济，易于安装管理，可移植性强；3、此系统接有GPRS模块，在温湿度超限时系统能控制GPRS模块发送短信到相关人员的手机终端，确保监控环境的安全；4、此系统包含GPS模块，可实时监控运输车等移动环境的温湿度和位置情况，并能查询历史运行轨迹；5、此系统能实时显示温湿度信息，记录并长期保存相关数据；6、此系统能查看实时温湿度曲线和历史曲线，并能以表格形式显示历史温湿度记录；7、此系统能导出每个监控环境的温湿度历史记录到EXCEL表格，极大地方便了管理人员分析数据。
附图说明
图1为本发明所描述的整体系统框架图。
图2为本发明所描述的架构示意图。
图3为本发明所描述的整套系统工作流程图。
图4为本发明所描述的GPRS模块工作流程图
图5为本发明所描述的GPS模块工作流程图
具体实施方式
根据图1整体框架图和图2系统架构示意图说明本发明的具体实施方式。由图1和图2可以看出，本温湿度监控系统由多个温湿度采集标签、多个中央控制器、上层控制系统、GPRS模块、GPS模块组成。其中，所述的温湿度采集标签带有传感器，可以实时收集周围温湿度数据，收集的数据经中央处理模块处理后经无线收发模块发送到中央控制器；所述的中央控制器包含无线收发模块和数据处理模块，无线收发模块将接收的标签数据处理后通过RS232通信接口上传到上层控制系统；所述的上层控制系统包含数据处理模块、显示模块和控制模块；数据处理模块负责分析数据，产生报警信息并向GPRS模块提供要发送的内容，同时对收集的数据进行处理供显示模块使用；显示模块负责实时显示环境温湿度以及运输车辆位置，并能显示实时温湿度曲线和历史温湿度曲线；控制模块负责控制GPRS模块发送短信，控制模块使用的指令是AT指令集，既能发送英文短信又能发送中文短信；所述的GPRS模块工作流程如图4所示，GPRS模块通过RS232通信接口与上层控制系统连接，GPRS模块由无线收发模块、MCU数据处理模块及与上层控制系统相连接的串口通信接口电路组成，其中MCU数据处理模块用于处理上层控制系统传来的指令并生成待发送信息；无线收发模块负责将短信通过无线发送出去，此时短信能够通过移动基站传送到对方手机；另外，在运输车辆监控方面，车载GPS模块能够利用人造卫星实时定位，并通过通信网络将产生的数据实时传给上层控制系统供其分析，同时PC机端能实时显示位置地图，上述工作流程如图5所示。

Claims (10)

1.本发明专利提供了一种实时温湿度监控系统，特征在于系统由多个中央控制器、多个温湿度采集标签、GPS定位模块和GPRS模块组成；
其中，温湿度采集标签是工作于433MHz的有源RFID标签，RFID即无线射频识别技术；
温湿度采集标签包含温湿度传感器和无线收发模块；温湿度传感器能实时采集周围环境的温湿度信息，无线收发模块用于与中央控制器进行无线通信；
中央控制器即读写器，是对温湿度采集标签进行读、写操作的设备；中央控制器包含无线收发模块和MCU中央控制模块；无线收发模块通过无线方式收集温湿度采集标签上传的温湿度信息，并能发送相关命令到温湿度采集标签；MCU中央控制模块用于处理收集到的温湿度数据，并将处理后的数据上传给上层控制系统，同时也能将上层控制系统发出的指令处理后下发给温湿度采集标签；
上层控制系统是工作在PC端的上位机软件系统；上层控制系统是整套系统的核心部分，负责处理各种数据信息，包含数据收发模块、数据处理模块、数据显示模块；
GPS模块用于运输车辆的实时定位和历史轨迹记录，并通过GPRS模块将温湿度信息传给上层控制系统；
GPRS模块与上层控制系统相连，当温湿度超限时，上层控制系统控制GPRS模块发送短信给相关人员。
2.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：温湿度采集标签接有温湿度传感器，能实时采集温湿度信息；温湿度采集标签和中央控制器都接有无线收发模块，两者之间采用无线射频识别方 式进行数据通信。
3.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：中央控制器通过RS232通信接口与上层控制系统连接，通过串口传输数据。
4.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：上层控制系统通过RS232通信接口与GPRS模块连接，并控制GPRS模块发送短信，短信内容包含温湿度信息及报警信息。
5.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：上层控制系统通过通信网络与GPS模块进行数据交换，能实时接收并处理运输车位置信息和运输车内温湿度信息。
6.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：标签的温湿度传感器采集周围温湿度信息温度精确到小数点后两位，湿度误差在5％以内，温度测量范围为-40℃-120℃，湿度测量范围为20％RH-80％RH。
7.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：温湿度采集标签由温湿度采集芯片、无线收发模块和MCU处理控制模块组成。
8.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统，其特征在于：上层控制系统与GPRS模块之间的通信协议采用的是AT指令集。
9.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统的监控方法，包含以下步骤： 
温湿度采集标签收集并处理温湿度传感器上传的数据，然后通过无线方式发送给中央控制器；
中央控制器接收温湿度采集标签传来的数据并处理后通过RS232通信接口上传给上层控制系统，同时中央控制器还能通过无线方式发送相关指令给温湿度采集标签；
上层控制系统接收并处理中央控制器传来的温湿度数据，记录温湿度数据并发送报警信息到用户手机；同时上层控制系统还能处理运输车辆位置信息。
10.如权利要求1所述的多功能温湿度监控系统的监控方法，还包含发短信和车辆定位步骤：GPRS模块通过RS232通信接口与上层控制系统相连；当有报警信息时上层控制系统发送指令给GPRS模块，GPRS模块就能发送短信到用户手机；
另外，GPS模块通过通信网络将位置信息传给上层控制系统，上层控制系统将接收到的数据与地图对应起来，实时显示运输车辆的位置。 
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