CN105547520A - 无线温度监测系统以及监测点的布设选取方法 - Google Patents

无线温度监测系统以及监测点的布设选取方法 Download PDF

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徐刚强
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Abstract

本发明公开了一种无线温度监测系统以及监测点的布设选取方法，旨在提供一种可以实时监测温度的无线温度监测系统，解决了各个温度监测点比较多，而且离散，系统监测不全面的技术问题，其技术方案要点是包括多个温度标签传感器、温度采集仪、2.4G极化天线、通信管理单元、监测服务器，温度标签传感器布设于监测点，2.4G极化天线配置于温度采集仪上；温度采集仪通过无线传输协议与多个温度标签传感器通信，温度采集仪通过网络线连接通信管理单元；通信管理单元连接监测服务器，监测服务器通过局域网连接用户端；监测服务器搭载后台系统，为用户端提供监测、报警信息，达到了无线温度监测，便于监测点部署的效果，本发明适用于监测技术领域。

Description

无线温度监测系统以及监测点的布设选取方法
技术领域
本发明涉及监测技术，更具体地说，它涉及无线温度监测系统。
背景技术
无线传感器网络（WirelessSensorNetworks）是当今新兴的一项技术，他的多功能化、微型化、智能化、网络化、无线化的特点克服了传统的测量技术上的弊端，因此无线传感器网络（WSN）测量技术日益受到人们的重视和应用。
无线温度监测系统主要是结合上述技术，搭建温度监测网络平台，目前的机房中配置有多个服务器、配电柜、个人电脑，网络布线复杂，而且服务器分散布置在不同的隔间中，并且需要实时监测到服务器主机中的温度情况，需要对现有网络不造成干扰，以及外加线缆铺设的情况下搭建一个温度监测系统。
通过检索，申请号为CN201110348572.5的中国专利公开了一种无线温度监测系统，包括：发射端，用于监测被监测点的第一温度，并将第一温度数据发送给接收端；环境温度监测端，用于监测被监测点所处环境的第二温度，并将第二温度数据发送给接收端；接收端，用于根据第一温度和第二温度，计算被监测点相对于所处环境的温升，若温升大于预先设定的阈值时，发出报警；发射端与接收端通过无线方式连接，环境温度监测端与接收端通过有线方式连接。此系统适用于机车上，而对于楼层中的各个房间的温度监测却无法满足要求，现有的机房分布呈现面积大、隔间多、温度不一的特点，对于一些机房中需要对温度的监测有房间室温、配电柜内部温度、热源位置温度，由于各个温度监测点比较多，而且离散，因此对监测系统要求较高，对于机房中存在各种无线传输，系统搭建不合理，设备使用不当，容易对其他的设备的WiFi以及CPU频段造成影响，无法全面有效的收集温度信息和对其各处热源进行监测。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于：提供可以快速部署实时监测温度的无线温度监测系统。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无线温度监测系统，包括电源、多个温度标签传感器、温度采集仪、2.4G极化天线、通信管理单元、监测服务器，其特征在于：所述温度标签传感器布设于监测点，所述2.4G极化天线配置于温度采集仪上；所述温度采集仪通过无线传输协议与多个温度标签传感器通信，所述温度采集仪通过网络线连接通信管理单元；所述通信管理单元连接监测服务器，所述监测服务器通过局域网连接用户端；所述监测服务器搭载后台系统，为用户端提供监测、报警信息。
通过上述设置，电源为各个设备器件提供工作电源，温度标签传感器是采用微功耗型的，内置电池，可以独立设置于监测点处进行温度监测，同时可以发送无线信号，无线信号传递的是一种温度信息，信息中包涵温度标签传感器的标签代码信息和温度信号，进行一个实时反馈，连续工作可达2年之久，采用2.4G极化天线接收无线信号，从而通过温度采集仪将无线信号进行信息读取，采用2.4G频段，从而不会对CPU核以及WiFi传输造成影响，从而提高整体的布设效率，可以直接进行无线信息传递，减少网络用线，降低线路的布设成本以及简化布设结构，通信管理单元进行各个通信协议的管理以及数据传输，搭载在局域网内，实现一个网络平台的用户体验，通过后台系统对监测服务器中的数据进行一个有效的管理以及监测、报警、显示、传递、反馈。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述温度标签传感器的信号采集有效距离选取为0-30m，工作频段设置为2.4GHz-2.4835GHz。
通过上述设置，采用的温度标签传感器的有效距离适合于多个隔间的房间布局，适应能力强，且采用2.4GHz-2.4835GHz工作频段，不会对CPU核以及WiFi造成影响。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述通信管理单元包括网络数据转换设备、PC服务器，所述PC服务器通过网络数据转换设备连接于温度采集仪。
通过上述设置，采用网络数据转换设备从而可以将网络的接口集中化，同时连接PC服务器，提供网络数据传输，可以搭建温度信息的局域网，信息反馈更加快速。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述监测服务器连接有声光音响报警器、GSM短信报警机。
通过上述设置，采用声光音响报警器、GSM短信报警机，可以有效及时报警，并且通过短信的方式进行短信通知的方式，使得接警员可以及时知晓温度检测信息以及可以及时做出调整和处理，有效避免安全隐患的发生。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述报警信息包括预警模式和告警模式，通过短消息、内部电子邮件、或本地声光音响发送报警信息。
通过上述设置，采用预警模式和告警模式，更加符合用户使用，多种报警方式，使得信息能够在多种情况下都能够通知到接警员。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述温度采集仪设置于靠墙居中的位置，其信号采样频率为：1、2、5、10分钟/次。
通过上述设置，将采样频率进行多段时间依次采样，频率提高可以提高温度检测的精度，而采样频率降低，可以降低系统功耗，可以更具实际情况按照需要进行设定。
无线温度监测系统中的监测点的布设选取方法，
a、基准对角线和周边网格分布：每间隔2米布一个监测点；
b、距离地面最少1米布置温度标签传感器。
通过上述设置，可以提高检测的精度和信息交互快速性，由于地面的温度较低，热空气往上运动，从而经过实验，设置在距离地面最少1m处进行检测温度信息，可以有效减少温度标签传感器的使用，同时可以提高检测精度，温度信息反馈的更加准确。
作为本发明的具体方案可以优选为：针对关键机架的布置方法：每个机架内分---前、后、上、中分布。
通过上述设置，由于关键机架的发热量以及热源的辐射面是向中上方向辐射的，并且前后的位置温度最容易出现异常，出现高温故障的可能性最大，从而可以进行如此布置，提高整体的安全性能。
作为本发明的具体方案可以优选为：针对关键设备的布置方法：每台设备靠近发热的部位表面放置。
通过上述设置，同时越是接近发热部位，温度检测越是精确，从而可以将机房中的各个采样温度进行信息整合，从而可以形成一个模拟的立体室温检测图，进而有效、精确反馈机房各个空间的温度情况。
综上所述，本发明具有以下有益效果：实时监测机房温度，测温准确稳定，系统能够自检，部署便捷快速，传输距离远，信号可以绕射，预警、告警模式便于响应处理。
附图说明
图1为本实施例的系统框图；
图2为实物系统图；
图3为实施例一的监测点的布设选取方式；
图4为实施例二的监测点的布设选取方式；
图5为实施例三的监测点的布设选取方式。
图中1、温度标签传感器；2、温度采集仪；3、2.4G极化天线；4、通信管理单元；41、网络数据转换设备；42、PC服务器；5、监测服务器；6、局域网；7、声光音响报警器；8、GSM短信报警机；9、用户端；10、监测点。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
无线测温系统是结合先进的计算机技术、通讯技术和微电子技术，以嵌入式系统为核心，使用高精度的RFID智能传感器，通过多种可靠的通讯手段，研制开发的功能强大、操作简便、安全可靠、高性价比的实时监测、报警系统。
如图1、2所示，一种无线温度监测系统，包括电源、多个温度标签传感器1、温度采集仪2、2.4G极化天线3、通信管理单元4、监测服务器5，其特征在于：所述温度标签传感器1布设于监测点10，所述2.4G极化天线3配置于温度采集仪2上；所述温度采集仪2通过无线传输协议与多个温度标签传感器1通信，所述温度采集仪2通过网络线连接通信管理单元4；所述通信管理单元4连接监测服务器5，所述监测服务器5通过局域网6连接用户端9；所述监测服务器5搭载后台系统，为用户端9提供监测、报警信息。
电源为各个设备器件提供工作电源，温度标签传感器1是采用微功耗型的，内置电池，可以独立设置于监测点10处进行温度监测，机房内温度标签传感器1不需要布线，传输距离远，信号可以绕射，测温半径达20米，有效测温面积可达1000平米，同时可以发送无线信号，无线信号传递的是一种温度信息，系统随时可以增加测温点，无须专门配置，即设即用。温度标签传感器1的信号采集有效距离选取为0-30m，工作频段设置为2.4GHz-2.4835GHz。通信机制为：基于HDLC的时分多址和同步通信机制。因为CPU的corespeed是2G~4G，现有技术中存在2.4G的RFID产品对CPU的测试造成干扰的问题。对于高频电子产品产生的电磁辐射干扰影响主要有3方面基本原理性考虑：
1、电磁波的发射接收条件；
2、电磁波发射和接收的对称性；
3、电磁波的强度。
从理论上讲电磁波的发射和接收和导体的物理尺寸和形状是有关的，简言之，能否形成天线效应。对2G-4G的CPU核，如果物理尺寸放大到桌面那么大，那么它会向空间发射出并接收高频电磁波，它会无法工作并且无法通过FCC和EMC的认证，CPU也将要采用更完善的电磁屏蔽。现在的CPU采用的至少是0.18um的技术，不具备接收发射电磁辐射的条件，因此，测温系统并不对CPU造成干扰。
ISM2.4G是全球可用的频段，在此频段内共存的应用有WiFi（802.11b），Bluetooth，同时会存在一些干扰信号，如其他的扩频或窄带通讯设备，微波炉等。此频段物理透明度高却像其他波段一样会拥挤，同类设备之间，不同设备之间的冲突和竞争不可避免。所以对802.11b和Bluetooth在设计协议的时候都充分考虑了系统的抗干扰和防冲突问题，所以对于WiFi信号也不会造成影响。
信息中包涵温度标签传感器1的标签代码信息和温度信号，进行一个实时反馈，连续工作可达2年之久，采用2.4G极化天线3接收无线信号，从而通过温度采集仪2将无线信号进行信息读取，采用2.4G频段，从而不会对CPU核以及WiFi传输造成影响，从而提高整体的布设效率，可以直接进行无线信息传递，减少网络用线，降低线路的布设成本以及简化布设结构，通信管理单元4进行各个通信协议的管理以及数据传输，搭载在局域网6内，实现一个网络平台的用户体验，通过后台系统对监测服务器5中的数据进行一个有效的管理以及监测、报警、显示、传递、反馈。
通信管理单元4包括网络数据转换设备41、PC服务器42，所述PC服务器42通过网络数据转换设备41连接于温度采集仪2。所述监测服务器5连接有声光音响报警器7、GSM短信报警机8。采用网络数据转换设备41从而可以将网络的接口集中化，同时连接PC服务器42，提供网络数据传输，可以搭建温度信息的局域网6，信息反馈更加快速。采用声光音响报警器7、GSM短信报警机8，可以有效及时报警，并且通过短信的方式进行短信通知的方式，使得接警员可以及时知晓温度检测信息以及可以及时做出调整和处理，有效避免安全隐患的发生。
报警信息包括预警模式和告警模式，通过短消息、内部电子邮件、或本地声光音响发送报警信息。采用预警模式和告警模式，更加符合用户使用，多种报警方式，使得信息能够在多种情况下都能够通知到接警员。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述温度采集仪2设置于靠墙居中的位置，其信号采样频率为：1、2、5、10分钟/次。
通过上述设置，将采样频率进行多段时间依次采样，频率提高可以提高温度检测的精度，而采样频率降低，可以降低系统功耗，可以更具实际情况按照需要进行设定。
如图3、4、5所述，无线温度监测系统中的监测点10的布设选取方法，
a、基准对角线和周边网格分布：每间隔2米布一个监测点10；
b、距离地面最少1米布置温度标签传感器1。
如图2所示，可以为俯视的网络拓扑结构，其形成的主要为菱形网状结构，并且其优选为正菱形，正菱形的两个内角分别为60度和120度，此为平面的网络结构，可以提高检测的精度和信息交互快速性，由于地面的温度较低，热空气往上运动，从而经过实验，设置在距离地面最少1m处进行检测温度信息，可以有效减少温度标签传感器1的使用，同时可以提高检测精度，温度信息反馈的更加准确。
如图3所示，此为一种对角线网格布置的局部示意结构，选择监测点10的时候先选定一个需要布置的平面，将此平面规划成一个正方形，从而采用对角线的交点以及四角为选取的监测点10
如图5所示，其中针对关键机架的布置方法：每个机架内分---前、后、上、中分布。对于矩形的设备，其竖立面为矩形，底部不需要布设监测点10，并且设置于中部就温度标签传感器1的监测范围可可以涵盖到底部范围，所以可以有效节省温度标签传感器1的使用。
通过上述设置，由于关键机架的发热量以及热源的辐射面是向中上方向辐射的，并且前后的位置温度最容易出现异常，出现高温故障的可能性最大，从而可以进行如此布置，提高整体的安全性能。
针对关键设备的布置方法：每台设备靠近发热的部位表面放置。
通过上述设置，同时越是接近发热部位，温度检测越是精确，从而可以将机房中的各个采样温度进行信息整合，从而可以形成一个模拟的立体室温检测图，进而有效、精确反馈机房各个空间的温度情况。
综上所述，本发明具有以下有益效果：实时监测机房温度，测温准确稳定，系统能够自检，部署便捷快速，传输距离远，信号可以绕射，预警、告警模式便于响应处理。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种无线温度监测系统，包括电源、多个温度标签传感器（1）、温度采集仪（2）、2.4G极化天线（3）、通信管理单元（4）、监测服务器（5），其特征在于：所述温度标签传感器（1）布设于监测点，所述2.4G极化天线（3）配置于温度采集仪（2）上；
所述温度采集仪（2）通过无线传输协议与多个温度标签传感器（1）通信，所述温度采集仪（2）通过网络线连接通信管理单元（4）；
所述通信管理单元（4）连接监测服务器（5），所述监测服务器（5）通过局域网（6）连接用户端（9）；
所述监测服务器（5）搭载后台系统，为用户端（9）提供监测、报警信息。
2.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述温度标签传感器（1）的信号采集有效距离选取为0-30m，工作频段设置为2.4GHz-2.4835GHz。
3.根据权利要求1所述的无线温度监测系统，其特征在于：所述通信管理单元（4）包括网络数据转换设备（41）、PC服务器（42），所述PC服务器（42）通过网络数据转换设备（41）连接于温度采集仪（2）。
4.根据权利要求1所述的无线温度监测系统，其特征在于：所述监测服务器（5）连接有声光音响报警器（7）、GSM短信报警机（8）。
5.根据权利要求4所述的无线温度监测系统，其特征在于：所述报警信息包括预警模式和告警模式，通过短消息、内部电子邮件、或本地声光音响发送报警信息。
6.根据权利要求1所述的无线温度监测系统，其特征在于：所述温度采集仪（2）设置于靠墙居中的位置，其信号采样频率为：1、2、5、10分钟/次。
7.根据权利要求1所述的监测点的布设选取方法，其特征在于：
a、基准对角线和周边网格分布：每间隔2米布一个监测点；
b、距离地面最少1米布置温度标签传感器（1）。
8.根据权利要求7所述的监测点的布设选取方法，其特征在于：
针对关键机架的布置方法：每个机架内分---前、后、上、中分布。
9.根据权利要求7所述的监测点的布设选取方法，其特征在于：
针对关键设备的布置方法：每台设备靠近发热的部位表面放置。
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