CN105203163A - 基于物联网技术的温湿度数据监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，由温湿度监测终端，通过无线网络与温湿度监测终端相连接的监测服务中心组成；本发明采用无线网络对信号进行传输，其结构简单，成本和功耗很低，且可远程操作，无线通讯不受距离限制，适用于野外或其他不便于铺设线缆的地区。其对监测对像进行监测，使监测人员可以第一时间得知实时的监测结果，避免了工人监测的滞后性。同时，本发明可以实现温湿度数据永久备份，并且具备预警功能，特别适用于监测点距离远、监测点分散、无人值守的场合使用。

Description

基于物联网技术的温湿度数据监测系统

技术领域

本发明涉及一种物联网监测系统，具体是指基于物联网技术的温湿度数据监测系统。

背景技术

温湿度数据监测系统已被广泛应用于现代工农业生产、军事装备存储、气象监测以及环保等诸多领域。目前我国许多企业虽然已建立起温湿度监控系统，但其仍采用采温、采湿仪器和人工记录管理相结合的传统方式，这种方式不仅效率低，而且往往由于判断失误和管理不力而造成财产损失。另外，人工监测采集的数据具有滞后性，并且还不具备预警功能，根本无法满足现代社会的生产需求。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的温湿度数据监测系统效率低，判断误差大，且监测采集的数据具有滞后性的缺陷，提供一种基于物联网技术的温湿度数据监测系统。

本发明的目的用以下技术方案实现：基于物联网技术的温湿度数据监测系统，由温湿度监测终端，和通过无线网络与温湿度监测终端相连接的监测服务中心组成。

进一步的，所述温湿度监测终端由中央处理模块，分别与中央处理模块相连接的第一无线收发模块、电源模块和信号接收模块，以及与信号接收模块无线连接的无线温湿度传感器组成；所述监测服务中心则由微处理器，分别与微处理器相连接的数据存储模块、报警模块、显示模块、键盘和信号处理模块，以及与信号处理模块相连接的第二无线收发模块组成。

所述信号处理模块由变压器T，与变压器T的副边线圈相连接的二极管D5，与二极管D5相连接的电容C4，同时与变压器T的原边线圈和副边线圈相连接的信号转换电路，以及连接在信号转换电路输入端的信号放大电路和连接在信号转换电路输出端的信号滤波电路组成；所述信号放大电路的输入端作为该信号处理模块的输入端，其与第二无线收发模块相连接；所述信号滤波电路的输出端作为该信号处理模块的输出端，其与微处理器相连接。

所述的信号放大电路由放大器P1，三极管VT1，加法器电路，串接在放大器P1的正极和输出端之间的二极管D1，N极与放大器P1的输出端相连接、P极则与加法器电路相连接的二极管D2，串接在放大器P1的负极与三极管VT1的发射极之间的电容C1，一端与放大器P1的正极相连接、另一端则作为该信号处理模块的一个输入极的电阻R1，以及一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则作为该信号处理模块的另一个输入极的电阻R2组成；所述三极管VT1的集电极与加法器电路相连接的同时接地；所述放大器P1的正极还与加法器电路相连接。

所述的加法器电路由放大器P2，三极管VT2，三极管VT3，一端与放大器P1的正极相连接、其另一端则与三极管VT2的基极相连接的电阻R3；一端与三极管VT2的发射极相连接、其另一端则与三极管VT3的集电极相连接的电阻R4；N极与放大器P2的负极相连接、P极则与三极管VT3的集电极相连接的二极管D3组成；所述放大器P2的正极与二极管D2的P极相连接；所述三极管VT2的集电极与信号转换电路相连接、其基极则与放大器P2的输出端相连接；所述三极管VT3的集电极与三极管VT1的集电极相连接、其基极与信号转换电路相连接、其发射极则接地。

所述的信号转换电路由转换芯片U，场效应管MOS，单向晶闸管D6，N极与变压器T的原边线圈的同名端相连接、P极则与三极管VT2的集电极相连接的二极管D4，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端则与三极管VT2的集电极相连接的电感L1，一端与转换芯片U的SCLK管脚相连接、另一端则与三极管VT3的基极相连接的电阻R5，正极与转换芯片U的VDD管脚相连接、负极接地的电容C2，N极与单向晶闸管D6的P极相连接、P极则经电容C3后与电容C2的负极相连接的二极管D7，一端与转换芯片U的REF管脚相连接、另一端则与单向晶闸管D6的P极相连接的电位器R6，以及正极与转换芯片U的REF管脚相连接、负极则经电阻R7后与单向晶闸管D6的P极相连接的电容C6组成；所述场效应管MOS的源极与转换芯片U的DIN管脚相连接、其漏极则与变压器T的原边线圈的非同名端相连接；所述单向晶闸管D6的N极与转换芯片U的REF管脚相连接、其控制端则与电位器R6的控制端相连接；所述转换芯片U的CS管脚与三极管VT2的集电极相连接、其VDD管脚则与三极管VT3的基极相连接、GND管脚与电容C2的负极相连接、其OUTA管脚则分别与单向晶闸管D6的P极和信号滤波电路相连接、其REF管脚则分别与变压器T的副边线圈的同名端和信号滤波电路相连接。

所述的信号滤波电路由三极管VT4，正极与三极管VT4的发射极相连接、负极则顺次经电阻R8和二极管D8后与转换芯片U的OUTA管脚相连接的电容C5，正极与三极管VT4的集电极相连接、负极则与转换芯片U的OUTA管脚相连接的电容C7组成；所述三极管VT4的基极则与转换芯片U的REF管脚相连接；所述二极管D5的P极与变压器T的副边线圈的非同名端相连接、其N极则与电容C5的负极共同形成该信号处理模块的输出端；所述电容C4的正极与二极管D5的N极相连接、其负极接地。

为了达到更好的实施效果，所述的转换芯片U优选为MAX522集成芯片。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用无线网络对信号进行传输，其结构简单，成本和功耗很低，且可远程操作，无线通讯不受距离限制，适用于野外或其他不便于铺设线缆的地区。

(2)本发明可以实现温湿度数据永久备份，并且具备预警功能，特别适用于监测点距离远、监测点分散、无人值守的场合使用。

(3)本发明可以实时的对监测对像进行监测，使监测人员可以第一时间得知实时的监测结果，避免了工人监测的滞后性。

(4)本发明可以对接收到的温湿度信号进行处理，避免信号因无线传输而出现削弱，同时能够提高信号的抗干扰能力，从而提高了本发明监测的精准度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明信号处理模块的电路结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明基于物联网技术的温湿度数据监测系统，由温湿度监测终端，通过无线网络与温湿度监测终端相连接的监测服务中心组成。该温湿度监测终端设置在监测现场，用于监测现场的实时温湿度信号，并通过无线网络把实时的温湿度信号发送给监测服务中心，监测人员则可以通过监测服务中心了解到监测现场的实时温湿度值，而无需亲自到监测现场对温湿度进行采集。

所述的温湿度监测终端由用于采集监测现场的温湿度信号的无线温湿度传感器，作为温湿度监测终端处理中心的中央处理模块，与中央处理模块相连接用于接收无线温湿度传感器所采集到的温湿度信号的信号接收模块，与中央处理模块相连接用于给中央处理模块提供工作电源的电源模块，以及与中央处理模块相连接用于把温湿度信号通过无线网络发送给监测服务中心的第一无线收发模块组成。

该无线温湿度传感器优先采用北京昆仑海岸传感技术有限公司生产的JZH-101型无线温湿度传感器，该型号的无线温湿度传感器集采集、传输为一体，具有超低功耗，传输距离远，抗干扰能力强等特点。而信号接收模块则优先采用深圳市科易连通讯设备有限公司生产的KYL-1020L系列无线接收模块。中央处理模块则优先采用MSP430F247芯片来实现。

所述监测服务中心由微处理器，数据存储模块，报警模块，显示模块，键盘，信号处理模块以及第二无线收发模块7部分组成。

该微处理器作为监测服务中心的处理中心；数据存储模块与微处理器相连接，其用于存储实时的温湿度信号，监测人员可以通过其查阅历史温湿度值。报警模块也需与微处理器相连接，当所监测到的温湿度值超出预存在微处理器内的范围值时其会发出报警信号，以提醒监测人员。该显示模块也与微处理器相连接，其采用现有的显示器即可，用于显示监测现场的实时温湿度值，监测人员可以通过其更直观的了解实时温湿度情况。键盘作为人员交换窗口，其与微处理器相连接，监测人员可以通过其向微处理器输入预存温湿度值等信息。第二无线收发模块则用于接收温湿度监测终端所发送的温湿度信号，其与信号处理模块相连接。而该信号处理模块则用于对采集到的温湿度信号进行处理，处理后的温湿度信号不因无线长距离传输而出现削弱，并且还可以提高温湿度信号的抗干扰能力，其需要与微处理器相连接。

所述的第一无线收发模块和第二无线收发模块均优选为PTR8000无线收发模块来实现，其核心芯片是挪威NordicVLSIASA公司的nRF905，其具有可选频道多，功耗低，抗干扰能力强，传输距离远的优点。该微处理器优先采用Cygnal公司的C8051F020单片机，该单片机采用高速8051微控制器内核，速度可达25MIPS，其处理速度和集成度更高。而数据存储模块和报警模块则均采用现有的模块即可实现。

如图2所示，所述信号处理模块由变压器T与变压器T副边相连接的二极管D5，与二极管D5相连接的电容C4，同时与变压器T原边和副边相连接的信号转换电路，以及与信号转换电路相连接的信号滤波电路和信号放大电路组成。

所述的信号放大电路由放大器P1，三极管VT1，加法器电路，二极管D1，二极管D2，电阻R1，电阻R2以及电容C1组成。

所述的加法器电路由放大器P2，三极管VT2，三极管VT3，电阻R4，电阻R3以及二极管D3组成。

其中，二极管D1串接在放大器P1的正极和输出端之间；二极管D2的N极与放大器P1的输出端相连接、其P极则与放大器P2的正极相连接；电容C1串接在放大器P1的负极与三极管VT1的发射极之间；电阻R1和电阻R2的一端共同形成该信号处理模块的输入端，该输入端与第二无线收发模块相连接，电阻R1的另一端与放大器P1的正极相连接，电阻R2的另一端则与三极管VT1的基极相连接；所述三极管VT1的集电极与三极管VT3的集电极相连接的同时接地；所述放大器P1的正极还经电阻R3后与放大器P2的输出端相连接。

另外，所述电阻R4的一端与三极管VT2的发射极相连接、其另一端则与三极管VT3的集电极相连接；所述二极管D3的N极与放大器P2的负极相连接、其P极则与三极管VT3的集电极相连接；所述三极管VT2的集电极与信号转换电路相连接，其基极则与放大器P2的输出端相连接；所述三极管VT3的基极与信号转换电路相连接、其发射极则接地。

其中，放大器P2为反向放大器，通过上述结构，放大器P1和放大器P2构成一个串联的电压跟随器，其可以很好的抑制干扰信号，使放大后的温湿度信号更加清晰。在工作的过程中，放大器P1容易产生微弱的高频震荡，而二极管D1和电容C1则可以消除该高频震荡，从而使温湿度信号更加稳定。

所述的信号转换电路用于把温湿度模拟量信号转换为数字量信号，以方便微处理器识别和处理，其由转换芯片U，场效应管MOS，单向晶闸管D6，N极与变压器T的原边线圈的同名端相连接、P极则与三极管VT2的集电极相连接的二极管D4，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端则与三极管VT2的集电极相连接的电感L1，一端与转换芯片U的SCLK管脚相连接、另一端则与三极管VT3的基极相连接的电阻R5，正极与转换芯片U的VDD管脚相连接、负极接地的电容C2，N极与单向晶闸管D6的P极相连接、P极则经电容C3后与电容C2的负极相连接的二极管D7，一端与转换芯片U的REF管脚相连接、另一端则与单向晶闸管D6的P极相连接的电位器R6，以及正极与转换芯片U的REF管脚相连接、负极则经电阻R7后与单向晶闸管D6的P极相连接的电容C6组成。

同时，所述场效应管MOS的源极与转换芯片U的DIN管脚相连接、其漏极则与变压器T的原边线圈的非同名端相连接；所述单向晶闸管D6的N极与转换芯片U的REF管脚相连接、其控制端则与电位器R6的控制端相连接；所述转换芯片U的CS管脚与三极管VT2的集电极相连接、其VDD管脚则与三极管VT3的基极相连接、GND管脚与电容C2的负极相连接、其OUTA管脚则分别与单向晶闸管D6的P极和信号滤波电路相连接、其REF管脚则分别与变压器T的副边线圈的同名端和信号滤波电路相连接。

其中，转换芯片U优选为MAX522集成芯片来实现，其内有2路8位缓冲转换器，其可把温湿度模拟量信号转换为数字量信号。单向晶闸管D6电位器R6，电阻R7以及电容C6则构成一个稳压器，其可以使转换电路输出的电压更加稳定。调节电位器R6则可以改变单向晶闸管D6的输出电压。

所述的信号滤波电路可以对温湿度信号进行滤波处理，使微处理器能够更好的对温湿度信号进行识别和处理，其由三极管VT4，电容C5，电容C7，电阻R8以及二极管D8组成。

所述电容C5的正极与三极管VT4的发射极相连接、其负极则顺次经电阻R8和二极管D8后与转换芯片U的OUTA管脚相连接。所述电容C7的正极与三极管VT4的集电极相连接、其负极则与转换芯片U的OUTA管脚相连接。所述三极管VT4的基极则与转换芯片U的REF管脚相连接。

另外，二极管D5的P极与变压器T的副边线圈的非同名端相连接、其N极则与电容C5的负极共同形成该信号处理模块的输出端，该输出端与微处理器相连接。所述电容C4的正极与二极管D5的N极相连接、其负极接地。在上述结构中，电容C4，电容C5以及电容C7可对温湿度信号进行滤波处理。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (7)

1.基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，由温湿度监测终端，和通过无线网络与温湿度监测终端相连接的监测服务中心组成；所述温湿度监测终端由中央处理模块，分别与中央处理模块相连接的第一无线收发模块、电源模块和信号接收模块，以及与信号接收模块无线连接的无线温湿度传感器组成；所述监测服务中心则由微处理器，分别与微处理器相连接的数据存储模块、报警模块、显示模块、键盘和信号处理模块，以及与信号处理模块相连接的第二无线收发模块组成。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，所述信号处理模块由变压器T，与变压器T的副边线圈相连接的二极管D5，与二极管D5相连接的电容C4，同时与变压器T的原边线圈和副边线圈相连接的信号转换电路，以及连接在信号转换电路输入端的信号放大电路和连接在信号转换电路输出端的信号滤波电路组成；所述信号放大电路的输入端作为该信号处理模块的输入端，其与第二无线收发模块相连接；所述信号滤波电路的输出端作为该信号处理模块的输出端，其与微处理器相连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，所述的信号放大电路由放大器P1，三极管VT1，加法器电路，串接在放大器P1的正极和输出端之间的二极管D1，N极与放大器P1的输出端相连接、P极则与加法器电路相连接的二极管D2，串接在放大器P1的负极与三极管VT1的发射极之间的电容C1，一端与放大器P1的正极相连接、另一端则作为该信号处理模块的一个输入极的电阻R1，以及一端与三极管VT1的基极相连接、另一端则作为该信号处理模块的另一个输入极的电阻R2组成；所述三极管VT1的集电极与加法器电路相连接的同时接地；所述放大器P1的正极还与加法器电路相连接。

4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，所述的加法器电路由放大器P2，三极管VT2，三极管VT3，一端与放大器P1的正极相连接、其另一端则与三极管VT2的基极相连接的电阻R3；一端与三极管VT2的发射极相连接、其另一端则与三极管VT3的集电极相连接的电阻R4；N极与放大器P2的负极相连接、P极则与三极管VT3的集电极相连接的二极管D3组成；所述放大器P2的正极与二极管D2的P极相连接；所述三极管VT2的集电极与信号转换电路相连接、其基极则与放大器P2的输出端相连接；所述三极管VT3的集电极与三极管VT1的集电极相连接、其基极与信号转换电路相连接、其发射极则接地。

5.根据权利要求4所述的基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，所述的信号转换电路由转换芯片U，场效应管MOS，单向晶闸管D6，N极与变压器T的原边线圈的同名端相连接、P极则与三极管VT2的集电极相连接的二极管D4，一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端则与三极管VT2的集电极相连接的电感L1，一端与转换芯片U的SCLK管脚相连接、另一端则与三极管VT3的基极相连接的电阻R5，正极与转换芯片U的VDD管脚相连接、负极接地的电容C2，N极与单向晶闸管D6的P极相连接、P极则经电容C3后与电容C2的负极相连接的二极管D7，一端与转换芯片U的REF管脚相连接、另一端则与单向晶闸管D6的P极相连接的电位器R6，以及正极与转换芯片U的REF管脚相连接、负极则经电阻R7后与单向晶闸管D6的P极相连接的电容C6组成；所述场效应管MOS的源极与转换芯片U的DIN管脚相连接、其漏极则与变压器T的原边线圈的非同名端相连接；所述单向晶闸管D6的N极与转换芯片U的REF管脚相连接、其控制端则与电位器R6的控制端相连接；所述转换芯片U的CS管脚与三极管VT2的集电极相连接、其VDD管脚则与三极管VT3的基极相连接、GND管脚与电容C2的负极相连接、其OUTA管脚则分别与单向晶闸管D6的P极和信号滤波电路相连接、其REF管脚则分别与变压器T的副边线圈的同名端和信号滤波电路相连接。

6.根据权利要求5所述的基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，所述的信号滤波电路由三极管VT4，正极与三极管VT4的发射极相连接、负极则顺次经电阻R8和二极管D8后与转换芯片U的OUTA管脚相连接的电容C5，正极与三极管VT4的集电极相连接、负极则与转换芯片U的OUTA管脚相连接的电容C7组成；所述三极管VT4的基极则与转换芯片U的REF管脚相连接；所述二极管D5的P极与变压器T的副边线圈的非同名端相连接、其N极则与电容C5的负极共同形成该信号处理模块的输出端；所述电容C4的正极与二极管D5的N极相连接、其负极接地。

7.根据权利要求6所述的基于物联网技术的温湿度数据监测系统，其特征在于，所述的转换芯片U为MAX522集成芯片。