CN105700434A - 大体积混凝土温度监控系统 - Google Patents

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范志宏
赵鸣
赵一鸣
伍小平
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Abstract

本发明公开了一种大体积混凝土温度监控系统，包括电源电路、微处理器、时钟电路、复位电路、存储电路、传感器驱动电路、ZigBee电路、存储器电源开关、传感器电源开关、ZigBee休眠开关。本发明通过存储器电源开关控制存储电路的连接或者断开，通过传感器电源开关控制传感器驱动电路的连接或者断开，通过ZigBee休眠开关控制ZigBee电路的连接或者断开。从而存储电路、传感器驱动电路、ZigBee电路同步或异步的连接或者断开，降低了功耗，增加了供电电池的电源供给，为系统提供了更长的待机时间。

Description

大体积混凝土温度监控系统
技术领域
本发明涉及一种混凝土温度监控系统，特别涉及一种大体积混凝土温度监控系统。
背景技术
在《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009的建筑标准规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。因此，在大体积混凝土浇筑和养护期间需要对混凝土进行温度实时测量，防止由于温差太大产生裂缝，影响混凝土结构的施工质量和工作性能。传统的温度监测多采用有线测量方式和无线测量方式，其中有线测量方式具有工作量大、实时性差的缺点，已无法满足目前温度监测的需要。而无线监测方式虽然具有方便性和灵活性，但是其缺点是电池耗电较快，功耗较大，待机时间短。因此，研究一种具备低功耗长时间待机的无线温度监测系统成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供了一种长时间待机、功耗低的大体积混凝土温度监控系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大体积混凝土温度监控系统，包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的时钟电路和复位电路，其特征在于，所述微处理器的I/O端口电连接有传感器驱动电路、存储电路和ZigBee电路，所述微处理器与传感器驱动电路之间电连接有传感器电源开关，所述微处理器与存储电路之间电连接有存储器电源开关，所述微处理器与ZigBee电路之间电连接有ZigBee休眠开关；还包括提供系统电源供给的电源电路；微处理器通过传感器驱动电路与大体积混凝土内的温度传感器相连接后，将大体积混凝土内的温度数据传送给存储电路，然后将通过ZigBee电路组建的无线网络传输；其中，所述存储器电源开关，用于打开或关闭存储电路，使存储电路处于工作状态或者不工作状态；其中，所述传感器电源开关，用于打开或者关闭传感器驱动电路，使传感器驱动电路处于工作状态或者不工作状态；其中，所述ZigBee休眠开关，用于打开或者关闭ZigBee电路，使ZigBee电路处于工作状态或者不工作状态；其中，所述时钟电路，用于为微处理器提供基准的时序信号；所述复位电路，用于复位微处理器。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，所述电源电路包括供电电池，以及与供电电池电连接的低静态稳压电路。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，所述供电电池为一次电池或者二次电池。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，所述ZigBee电路，包括依次电连接的天线、滤波电路、信号放大电路、ZigBee芯片，还包括与ZigBee芯片电连接的休眠接口，状态显示电路；所述休眠接口与ZigBee休眠开关电连接。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，所述ZigBee电路，还包括与与ZigBee芯片电连接的串口。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，所述传感器驱动电路，包括电连接的传感器驱动芯片和接口电路。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，还包括远程协调器，所述ZigBee电路将温度数据传送给远程协调器。
与现有技术相比，本发明采用了ZigBee电路作为无线网络的连接，由于ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，为一种短距离、低功耗的无线通信技术。因此，本发明的无线监控系统的功耗更低，待机时间更长。另外，本发明采用了存储器电源开关用于控制存储电路的连接或者断开，以及采用了传感器电源开关用于控制传感器驱动电路的连接或者断开，以及ZigBee休眠开关用于控制ZigBee电路的连接或者断开。从而通过三个开关控制相应的电路同步或异步的连接或者断开，从而降低了无线监控系统的整机功耗，增加了供电电池的电源供给，从而为系统提供了更长的系统待机时间。另外，该三个开关，在断开相应的电路连接时，起到了节能的效果。
为了解决上述技术问题，本发明又提供了一种大体积混凝土温度监控系统，包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的时钟电路和复位电路，其特征在于，所述微处理器的I/O端口通过电源关断开关电连接有传感器驱动电路、存储电路和ZigBee电路；微处理器通过传感器驱动电路与大体积混凝土内的温度传感器相连接后，将大体积混凝土内的温度数据传送给存储电路，然后将通过ZigBee电路组建的无线网络传输；其中，电源关断开关，用于同时打开或者关闭存储电路、传感器驱动电路和ZigBee电路，使存储电路、传感器驱动电路和ZigBee电路均处于工作状态或者不工作状态。
进一步的，本发明提供的大体积混凝土温度监控系统，还包括远程协调器，所述ZigBee电路将温度数据传送给远程协调器。
与现有技术相比，本方案与上述方案具有相同的效果，不同的是本方案采用了一个电源关断开关同时控制存储电路、传感器驱动电路和ZigBee电路的连接或者断开。从而不仅降低了无线监控系统的整机功耗，增加了供电电池的电源供给，从而为系统提供了更长的系统待机时间，还降低了大体积混凝土温度监控系统的制造成本。
附图说明
图1是本发明一实施例的大体积混凝土温度监控系统的方框原理图；
图2是本发明一实施例的电源电路的方框原理图；
图3是本发明一实施例的ZigBee电路的方框原理图；
图4是本发明一实施例的ZigBee休眠开关与休眠接口的连接原理示意图；
图5是本发明一实施例的电源关断电路的结构示意图；
图6是本发明一实施例的传感器驱动电路的结构示意图；
图7是本发明又一实施例的大体积混凝土温度监控系统的方框原理图；
图8是本发明ZigBee电路与远程协调器的传输关系示意图。
图中所示：11、电源电路，111、供电电池，112、低稳态稳压电路，12、微处理器，13、时钟电路，14、复位电路，15、存储电路，16、ZigBee电路，161、ZigBee芯片，162、信号放大器，163、滤波电路，164、天线，165、休眠接口，166、状态显示电路，167、串口，17、传感器驱动电路，171、传感器驱动芯片，172、接口电路，18、电源关断电路，181、ZigBee休眠开关，182、传感器电源开关，183、存储器电源开关，19、远程协调器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
实施例一
请参考图1-7，本实施例提供一种大体积混凝土温度监控系统，包括电源电路11、微处理器12、时钟电路13、复位电路14、存储电路15、ZigBee电路16、传感器驱动电路17、电源关断开关18。其中电源关断开关18包括电连接在微处理器12与ZigBee电路16之间的ZigBee休眠开关181、电连接在微处理器12与传感器驱动电路17之间的传感器电源开关182、以及电连接在微处理器12与存储电路15之间的存储器电源开关183。微处理器12通过传感器驱动电路17与大体积混凝土内的温度传感器相连接后，将大体积混凝土内的温度数据传送给存储电路15，然后将通过ZigBee电路16组建的无线网络传输。请参考图8，可通过ZigBee电路16将温度数据传输给远程协调器19。本实施例中电源关断开关18由微处理器12的I/O端口控制。即ZigBee休眠开关181、传感器电源开关182、存储器电源开关183分别连接一个I/O端口。
请参考图2，电源电路11为时钟电路13、复位电路14、存储电路15、ZigBee电路16、传感器驱动电路17提供电源供给。为了使无线监控系统更加稳定的工作，本实施例的电源电路11包括供电电池111以及其电连接的低静态稳压电路112，供电电池111可采用一次电池或二次电池，电池优选采用锂电池，以达到长时间提供电源供给的目的。低静态稳压电路112优选采用LDO芯片。其中，电源电路11在供电电池111、低静态稳压电路112的输入输出端均可以设置电源滤波电路，以提高电源供电的稳定性。
请参考图1，时钟电路13电连接微处理器12，用于为处理处理器12提供时钟基准信号，复位电路14电连接微处理器12，用于对微处理器12进行复位操作。另外，微处理器12还包括下载电路，用于更新微处理器12内的程序算法，不断优化无线监控系统的性能。
请参考图1、图5，ZigBee休眠开关181、传感器电源开关182、存储器电源开关183电连接于微处理器12的输入输出端口，即I/O端口。分别用于启用或关闭ZigBee电路16、传感器驱动电路17和存储电路15。在需要使用时，打开相应的开关，启用相应的电路，使该部分电路处于工作状态；当不需要监测时或长时间待机时，关闭相应的开关，使该三部分电路的至少一种处于不工作状态，从而使无线监控系统的电池供电达到最小，从而达到降低功耗，节能的效果，延长系统的待机时间。
请参考图3-4，本实施例的ZigBee电路，包括ZigBee芯片，用于收发2.4G赫兹的射频信号。以及与ZigBee芯片电连接的信号放大电路162、滤波电路163、天线164、休眠接口165、状态显示电路166。天线164接收或发送2.4G赫兹的射频信号，经滤波电路163滤除干扰信号后经信号放电电路162进行信号增益后给ZigBee芯片，从而通过ZigBee无线网络将大体积混凝土的温度信号通过传感器驱动电路17传送给微处理器12，微处理器12可以采用单片机MCU，可以采用例如CPLD等可编辑逻辑器件。状态显示电路166用于显示当前ZigBee无线网络的工作状态。休眠接口165通过ZigBee休眠开关181实现微处理器12与ZigBee电路16的电连接。还包括串口167，用于连接电脑后，初始化ZigBee电路。由于ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，为一种短距离、低功耗的无线通信技术。因此，本发明的无线监控系统的功耗更低，待机时间更长。
请参考图6，传感器驱动电路17包括传感器驱动芯片171和接口电路172，接口电路172与大体积混凝土内的温度传感器电连接，从而将温度传感器的温度信息通过传感器驱动芯片返回给微处理器12，从而监控大体积混凝土内的温度变化。
本实施例中，存储电路15包括存储器，存储器可以是任意一种，例如NAND存储器，用于存储温度数据信号。
实施例二
请参考图7，本实施例二是在实施例一的基础上改进而成，其区别在于，存储电路15、ZigBee电路16、传感器驱动电路17由一个电源关断开关18控制，即所述微处理器12的I/O端口通过电源关断开关18电连接有传感器驱动电路17、存储电路15和ZigBee电路16。即电源关断开关18同步控制存储电路15、ZigBee电路16、传感器驱动电路17的启用或者断开，从而使存储电路15、ZigBee电路16、传感器驱动电路17均处于工作状态或者不工作状态。
本发明不限于上述具体实施方式，凡在本发明的精神和范围内所作出的各种变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大体积混凝土温度监控系统，包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的时钟电路和复位电路，其特征在于，所述微处理器的I/O端口电连接有传感器驱动电路、存储电路和ZigBee电路，所述微处理器与传感器驱动电路之间电连接有传感器电源开关，所述微处理器与存储电路之间电连接有存储器电源开关，所述微处理器与ZigBee电路之间电连接有ZigBee休眠开关；还包括提供系统电源供给的电源电路；
微处理器通过传感器驱动电路与大体积混凝土内的温度传感器相连接后，将大体积混凝土内的温度数据传送给存储电路，然后将通过ZigBee电路组建的无线网络传输；
其中，所述存储器电源开关，用于打开或关闭存储电路，使存储电路处于工作状态或者不工作状态；
其中，所述传感器电源开关，用于打开或者关闭传感器驱动电路，使传感器驱动电路处于工作状态或者不工作状态；
其中，所述ZigBee休眠开关，用于打开或者关闭ZigBee电路，使ZigBee电路处于工作状态或者不工作状态；
其中，所述时钟电路，用于为微处理器提供基准的时序信号；所述复位电路，用于复位微处理器。
2.如权利要求1所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，所述电源电路包括供电电池，以及与供电电池电连接的低静态稳压电路。
3.如权利要求1所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，所述供电电池为一次电池或者二次电池。
4.如权利要求1所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，所述ZigBee电路，包括依次电连接的天线、滤波电路、信号放大电路、ZigBee芯片，还包括与ZigBee芯片电连接的休眠接口，状态显示电路；所述休眠接口与ZigBee休眠开关电连接。
5.如权利要求4所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，所述ZigBee电路，还包括与与ZigBee芯片电连接的串口。
6.如权利要求4所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，所述传感器驱动电路，包括电连接的传感器驱动芯片和接口电路。
7.如权利要求1所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，还包括远程协调器，所述ZigBee电路将温度数据传送给远程协调器。
8.一种大体积混凝土温度监控系统，包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的时钟电路和复位电路，其特征在于，所述微处理器的I/O端口通过电源关断开关电连接有传感器驱动电路、存储电路和ZigBee电路；
微处理器通过传感器驱动电路与大体积混凝土内的温度传感器相连接后，将大体积混凝土内的温度数据传送给存储电路，然后将通过ZigBee电路组建的无线网络传输；
其中，电源关断开关，用于同时打开或者关闭存储电路、传感器驱动电路和ZigBee电路，使存储电路、传感器驱动电路和ZigBee电路均处于工作状态或者不工作状态。
9.如权利要求8所述的大体积混凝土温度监控系统，其特征在于，还包括远程协调器，所述ZigBee电路将温度数据传送给远程协调器。
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