CN107290070A - 一种智能节能式高效无线测温方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能节能式高效无线测温方法及其装置，应用于无线测温领域，其无线测温装置设有温控触发单元，当检测温度达到温控触发单元设定的温度时,温控触发单元发出触发信号唤醒MCU，以测量温度检测报警进行数据上传。本发明提供了一种自动唤醒式智能超低功耗无线测温方法，解决了现有无线测温不能兼顾低功耗和及时预警及报警功能问题，以及终端通讯地址不能灵活配置问题，并实现了灵活设定终端参量，降低系统功耗等功能。

Description

一种智能节能式高效无线测温方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线测温领域，尤指一种智能节能式高效无线测温方法及其装置。

背景技术

如图1所示，为现有无线测温产品结构示意图，现有无线测温产品多由无线测温终端、无线数据汇集装置和后台监控系统组成。且终端通讯地址多为前期出厂写入不能根据现场需求灵活设定，为了节约能源降低消耗，其主要是借助无线测温终端按预设的固定周期主动上传测量数据至无线数据汇集装置，并由无线数据汇集装置再将数据发送至后台监控系统。

这种方式存在的主要缺陷是测温周期固定、不能根据需求灵活配置终端通讯地址和测温方案，不能实现快速实时温度报警预警功能。而且如果将上传周期缩短则会导致功耗迅速增大，因而降低了电池的使用寿命年限，而上传周期长则会导致不能快速及时预警、报警，只能等待设定周期延时结束才可发出报警预警信号。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的之一在于供一种自动唤醒式智能超低功耗无线测温方法，其次本发明另一目的在于提供电源开关可在功能模块不使用时切断其供电达到更加节能的效果的方案。另外欲使终端通讯地址的灵活配置可方便现场施工和后期维护。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能节能式高效无线测温方法，应用于无线测温装置，其特征在于，该无线测温装置设有温控触发单元，当检测温度达到温控触发单元设定的温度时,温控触发单元发出触发信号唤醒MCU(微处理器单元)，以测量温度检测报警及时将所测数据上传。

本发明还提供了一种智能节能式高效无线测温装置，包括温度测量终端和温度显示控制装置，所述温度测量终端设有温控触发单元，该温控触发单元于温度达到温控触发单元设定的温度时,发出触发信号唤醒MCU,以测量温度将所测数据上传。

温控触发单元是由温控开关或由温度敏感元件组成的电路，其电路输出端口连接至MCU的外部触发输入端口以便当温控开关或由温度敏感元件组成的电路受温度的影响产生变化时电路输出端口产生相应的电平变化触发MCU实现超温自动唤醒功能

较佳的：

所述无线测温装置设有地址配置模式触发单元，所述地址配置模式触发单元的触发方式可为上电复位触发或按键触发。

该无线测温装置包括温度测量终端和温度显示控制装置，该温度测量终端能接收并存储温度测量终端传送的配置信息并根据该配置信息配置温度测量终端地址。

其还包含步骤：

(1)温度测量终端系统初始化；

(2)打开温度传感器供电,采集温度传感器数据,然后关闭温度传感器供电；

(3)对比温度设定阈值判断处理报警，确定定时休眠时间；

(4)打开无线模块供电,进入侦听状态,如收到装置指令执行步骤(5),如果侦听超时执行步骤(6)；

(5)通过无线通讯模块发送数据到显示控制装置，并且通过通讯管理装置上传至后台监控管理系统；

(6)关闭无线通讯模块供电,使无线测温终端进入休眠状态；

(7)定时休眠结束，唤醒装置执行步骤(2)。

温度测量终端的地址配置时的步骤为：

在显示控制装置端：

1)操作温度显示控制装置使其进入配置模式,填写配置信息并按确认键确定配置，

2)温度显示控制装置开始发送配置帧，

3)配置帧发送完成，温度显示控制装置进入侦听状态,等待温度测量终端回复,如果等待超时执行步骤2),如果温度测量终端回复确认帧则提示配置完成继续执行步骤4)，

4)一次配置操作完成,温度显示控制装置停止发送配置帧；

在温度测量终端：

1)测温终端施加触发信号使温度测量终端进入地址配置模式，

2)打开无线模块电源,温度测量终端进入侦听状态,等待接收地址配置帧,如果收到地址配置帧执行步骤3)，如果接收超时执行步骤4),

3)配置温度测量终端地址,存储配置信息，回复确认帧,

4)关闭无线通讯模块电源,测温终端进入定时休眠状态。

较佳的：

所述无线测温终端的功能模块设有独立的受MCU控制的电源开关。

所述功能模块包含温度传感器和无线通讯模块。

无线测温终端还包含、无线通讯模块、温度传感器、电源部分组成；

温度显示控制装置还包含无线通讯模块、控制输出、测量输入、显示模块、电源部分及RS485通讯单元，且所述温度测量终端能侦听并接收存储温度显示控制装置发送的配置帧，以配置温度测量终端通讯地址及系统运行参数。各自独立电源开关可在功能模块不被使用时切断其供电，从而达到更加高效节能的效果。

该温度测量终端还包含电量监测功能。

借助上述方法，本发明克服了现有技术的缺陷提供了一种自动唤醒式智能超低功耗无线测温方法，解决了现有无线测温不能兼顾低功耗和灵活设定终端参量问题，以及通讯地址灵活配置问题，并实现了快速实时报警及预警等功能。

附图说明

图1现有无线测温产品结构示意图；

图2本发明的能节能式高效无线测温终端原理结构图；

图3本发明的能节能式高效无线测温方法及终端的程序执行流程图；

图4本发明的温度显示控制装置原理结构图；

图5本发明的温度显示控制装置程序执行流程图；

图6本发明的无线测温终端一具体实施例的原理图实例；

图7本发明的无线测温装置原理示意图；

图8本发明无线测温系统原理结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

本发明公开了一种智能节能式高效无线测温方法及其装置，在本发明的一具体实施例中，相比现有产品，本发明主要增加了温控触发单元、电源开关部分、测温终端地址配置灵活配置、电量监测功能。如图2所示，为本发明的能节能式高效无线测温终端的原理结构图；图3为本发明的能节能式高效无线测温方法及其装置的程序执行流程图。

其中，温控触发单元的主要作用在于在温度超过预设报警值时可立即发出触发信号唤醒测温终端而不用等待定时休眠结束，以便能快速发送温度报警信息从而实现及时快速的报警。

而新增的各自独立电源开关可在功能模块不被使用时切断其供电，从而达到更加节能的效果。

而终端地址的灵活配置的设置可方便现场施工和后期维护。

电量监测可监测电池电量信息在电量不足时及时发出电量报警信息提示维护管理，避免因无线测温终端因电量不足造成无法测量，方便维护管理提高了使用的可靠性安全性。

另请参见图7及图8，为本发明无线测温装置原理示意图及由数组无线测温装置相互配合构成的一无线测温系统原理结构示意图。

由上述附图可清楚知道，本发明的一种智能节能式高效无线测温装置包括温度测量终端和温度显示控制装置两个部分。

其中，能节能式高效无线测温终端由MCU、无线通讯模块、温度传感器、温控触发、电源开关、电源部分组成；如图4所示，本发明的温度显示控制装置由MCU(微处理单元)、无线通讯模块、控制输出、测量输入、显示模块及电源部分(图未示)、RS485通讯单元(图未示)。

以下根据附图2、3对本发明的测温终端详细说明如下，

一、超温自动触发唤醒功能的实现：

当温度达到温控触发单元设定的温度时,温控触发单元发出触发信号唤醒MCU,以测量温度检测报警将所测数据上传,做到及时上传报警信息的功能。

其中，于一具体实施例中，超温自动触发唤醒功能是温控开关或由温度敏感元件组成的电路，电路输出端口连接至MCU的外部触发输入端口，当温控开关或由温度敏感元件组成的电路受温度的影响产生变化时电路输出端口产生相应的电平变化触发MCU实现超温自动唤醒功能。

于本实施例中，超温自动触发唤醒采用了硬件实现过程，增强了抗干扰性。

参见图3，本实施例的测温终端测温方法步骤为：

1、温度终端系统初始化；

2、打开温度传感器供电,采集温度传感器数据,然后关闭温度传感器供电；

3、对比温度设定阈值判断处理报警，并确定定时休眠时间；

4、打开无线模块供电,进入侦听状态,如收到装置指令执行步骤5,如果侦听超时执行步骤6，

5、通过无线通讯模块发送数据到显示控制装置，并且可进一步通过通讯管理装置上传至后台监控管理系统；

6、关闭无线通讯模块供电,使该测温终端进入休眠状态；

7、当定时休眠结束时唤醒装置执行步骤2。

另参见图4及图5，为本发明的温度显示控制装置原理结构图及温度显示控制装置程序执行流程图。该温度显示控制装置主要是配合接收温度测量终端发出的测温信号及报警信息。

本发明具体实施时,本发明的温度显示控制装置的微处理器单元读取传感器接口数据，并处理数据判断是否需要控制继电器输出，然后通过无线通讯模块与无线测温终端进行数据通信读取各个无线测温终端的温度信息或发送配置数据到无线测温终端，并判断收到的温度数据是否有报警然后通过显示操作模块显示数据有报警信息时显示报警信息，如果报警设置为报警输出功能微处理器单元在检测到有报警时输出控制信号到继电器输出模块控制继电器输出动作完成报警输出功能，还可通过显示操作模块进行配置信息的输入操作，并将配置信息发送到微处理器单元存储。温度显示控制装置还设有RS485通讯接口，测得的各无线测温终端的温度数据可通过RS485通讯总线发送到通讯管理单元由通讯管理单元将数据发送至后台监控系统实现温度测量的智能监控管理。

其中，各模块链接情况如下：

1、本发明的温度显示控制装置的显示操作模块的输出端与微处理单元的输入端连接，显示操作模块的输入端与微处理单元的输出端连接；

2、继电器输出模块的控制输入端与微处理单元的控制输出端连接，

3、无线通讯模块的输出端与微处理器单元的输入端连接，无线通讯模块的输入端与微处理单元的输出端连接，

4、传感器接口和微处理器单元的输入输出口连接。

二、本发明的还增加了测温终端地址配置灵活配置步骤，其包含一温度测量终端的地址配置装置，温度测量终端的地址配置由显示控制装置和温度测量终端共同协作完成。

于本发明一具体实施例中，地址配置帧为0xFF 0xA5 0x01 0xXX 0xXX，

帧说明：0xFF--帧头、0XA5--功能码、0x01--地址、0xXX--校验数据，

温度测量终端回复确认帧：0xFA 0xA5 0x01 0xXX 0xXX。

具体来说，测温终端地址配置灵活配置步骤包括：

在显示控制装置端操作步骤如下：

1.操作温度显示控制装置使其进入配置模式,填写配置信息并按确认键确定配置，

2.温度显示控制装置开始发送配置帧，

3.配置帧发送完成，温度显示控制装置进入侦听状态,等待温度测量终端回复,如果等待超时执行步骤2,如果温度测量终端回复确认帧则提示配置完成继续执行步骤4，

4.一次配置操作完成,温度显示控制装置停止发送配置帧。

而温度测量终端地址配置操作步骤如下：

1、使用按键触发或者上电触发使温度测量终端进入地址配置模式，

2、打开无线模块电源,温度测量终端进入侦听状态,等待接收地址配置帧,如果收到地址配置帧执行步骤3，如果接收超时执行步骤4,

3、配置温度测量终端地址,存储配置信息，回复确认帧,

4、关闭无线通讯模块电源,无线测温终端进入定时休眠。

温度测量终端的地址配置综合顺序步骤：

1、温度显示控制装置系统初始化，

2、操作温度显示控制装置进入终端地址配置模式,确认配置信息，

3、温度显示控制装置发送地址配置帧，

4、使用按键触发或者上电触发使温度测量终端进入地址配置模式，

5、温度测量终端打开无线模块电源,进入侦听状态,等待接收地址配置帧，如果收到地址配置帧执行步骤6，如果接收超时执行步骤4,

6、温度测量终端更新地址配置,存储配置信息，回复确认帧，

7、温度显示控制装置进入侦听状态,等待温度测量终端回复,如果等待超时执行步骤3,如果收到确认帧则执行步骤8，

8、配置操作完成,温度显示控制装置停止发送配置帧提示配置完成，

9、温度测量终端关闭无线通讯模块电源,进入定时休眠。

综合说明如下：

在温度显示控制装置进入发送地址配置帧后，再触发温度测量终端进入地址配置模式，接收温度显示控制装置发送的地址配置帧，根据配置数据配置温度测量终端的地址并存储地址数据回复确认帧，并进入定时休眠状态。温度显示控制装置收到确认帧停止发送并提示配置成功，此时地址配置操作完成。

由上可知，本发明不但可以按照指定周期发出测温信息，还可以依据外界温度触发自动唤醒实现快速高效测温及预警报警，而且可通过显示控制装置随时配置调整数据上传周期及温度测量终端的通讯地址。

其中，各模块逻辑关系如下：

参见图4，于本发明的温度显示控制装置的具体结构中，微处理器单元(MCU)设置有单片机，于本具体实施例中，单片机型号STM32F103RBT6,显示操作模块的输入端与微处理单元的输出端连接，微处理器单元将通过无线通讯模块收到的无线测温终端测得的温度信息、采集的继电器输出状态信息等进行现实，显示操作模块的输出端与微处理单元的输入端连接，用户可通过显示操作模块输入参数信息如：报警值、延时时间、通讯地址、通讯速率等。

无线通讯模块的输出端与微处理器单元的输入端连接，无线通讯模块内设置有无线收发器LoRaTM远程调制解调器，用于超长距离扩频通信，抗干扰性强，能够最大限度降低电流消耗，无线收发器芯片型号为SX1278。微处理器单元可通过无线通讯模块接收无线测温终端的温度值，报警信息等数据，无线通讯模块的输入端与微处理单元的输出端连接，微处理器单元也可通过无线通讯模块发送控制数据配置无线测温终端的运行参数如地址、报警值、休眠时间等数据。

传感器接口和微处理器单元的输入输出口连接，微处理器单元通过传感器接口读取温湿度传感器的温湿度信息值。

继电器输出模块的控制输入端与微处理单元的控制输出端连接，可通过检测无线测温终端通过无线通讯模块发送的温度信息，或者通过传感器接口测得的温湿度数据判断是否控制继电器输出。

无线测温终端由控制单元、无线通讯模块、温度传感器、温控触发、电源开关部分、电源部分组成。

参见图6，于本具体实施例中，无线测温终端控制单元由单片机U1(型号为STM8L051F3)，和滤波电容C2、C4组成。滤波电容C2、C4的一端分别接地，另一端分别接U1的4脚、8脚，U1的1脚、2脚分别接无线通讯模块的11脚、12脚，U1的3脚于温度触发单元U4的2脚连接，U1的5脚、6脚分别与电源开关部分的电阻R4、R2的一端链接，U1的7脚接地，U1的8脚接电源VDD，9脚接VDD，U1的10脚接温度传感器U2的2脚，U1的11脚接按钮S1的一端，U1的12-20脚分别与无线通讯模块部分无线模块U3的7-2脚、14-16脚连接。

无线通讯模块由以SX1278为核心的无线模块U3、滤波电容C3组成；滤波电容C3一端接地(GND)另一端接U3的13脚，U3的1脚、8脚、10脚分别接地，9脚接天线，U3的13脚接电源开关部分T2的3脚，U3的2-7脚分别与控制单元U1的17-12脚连接，U3的11脚、12脚、14脚、15脚、16脚分别与控制单元U1的1脚、2脚、18脚、19脚、20脚连接，无线通讯模块内设置有无线收发器LoRaTM远程调制解调器，用于超长距离扩频通信，抗干扰性强，能够最大限度降低电流消耗，无线收发器芯片型号为SX1278。微处理器单元可通过无线通讯模块接收配置帧配置本机地址、报警参数、休眠时间等信息，还可以接收查询帧。

电源开关部分由MOS管T1、T2、电阻R1、R2、R3、R4组成；T1、T2均为P沟道MOSFET,型号为AO3401，T1的1脚有两条支路一条经过电阻R1于T1的2脚连接后接系统供电VDD，另一条经过电阻R2后于单片机U1的6脚连接，T1的3脚连接温度传感器U2的供电3脚。T2的1脚有两条支路一条经过电阻R3于T2二脚连接后接系统供电VDD，另一条经过电阻R4后于单片机U1的5脚连接，T2的3脚连接无线模块U3的供电13脚。

温度触发单元由温度开关芯片U4组成，U4的1脚接地，2脚接控制单元U1的3脚，3脚接VDD。芯片U4受温度影响输出会发生变化，在环境温度达到器件特征值时输出电平发生跳转用来触发唤醒单片机进行温度采集、报警等相应动作。

温度传感器部分由模拟传感器热敏电阻或者数字传感器U2，滤波电容C1组成；实例中U2为数字传感器型号为DS18B20，U2的1脚接地，2脚为数据端接控制单元U1的10脚，3脚为供电端接电源供电部分T1的3脚，C1的一端接地，另一端接U2的3脚。

按键触发单元S1；S1为无线测温终端的信号触发按键用以触发地址配置模式启动，S1的一端接地，另一端接控制单元U1的11脚，

电源部分BT1，所述BT1为高能电池3.6V，BT1的负端接地，正端接VDD供电。

如图7、图8所示，本发明可以由数个无线测温终端配合温度显示控制装置构成一个无线测温装置，进一步可由数个无线测温装置配合通信管理机及后台监控系统等构建成一个无线测温系统。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种智能节能式高效无线测温方法，应用于一无线测温装置，其特征在于，该无线测温装置设有温控触发单元，当检测温度达到温控触发单元设定的温度时,温控触发单元发出触发信号唤醒MCU，以测量温度检测报警并将所测数据上传。

2.根据权利要求1所述的智能节能式高效无线测温方法，其特征在于：

所述无线测温装置的功能模块设有独立的受MCU控制的电源开关。

3.根据权利要求1或2所述的智能节能式高效无线测温方法，其特征在于，该无线测温装置包括温度测量终端和温度显示控制装置，该温度测量终端能接收并存储温度显示控制装置传送的配置信息并可根据该配置信息灵活配置温度测量终端的通讯地址。

4.根据权利要求3所述的智能节能式高效无线测温方法，其特征在于，其还包含步骤：

(1)温度测量终端系统初始化；

(2)打开温度传感器供电,采集温度传感器数据,然后关闭温度传感器供电；

(3)对比温度设定阈值判断处理报警，确定终端定时休眠时间；

(4)打开无线模块供电,进入侦听状态,如收到装置指令执行步骤(5),如果侦听超时执行步骤(6)；

(5)通过无线通讯模块发送数据到显示控制装置；

(6)关闭无线通讯模块供电,无线测温终端进入休眠状态；

(7)定时休眠结束或发生外部触发，唤醒装置执行步骤(2)。

5.根据权利要求4所述的智能节能式高效无线测温方法，其特征在于，

温度测量终端的通讯地址配置时的步骤为：

在显示控制装置端：

1)操作温度显示控制装置使其进入配置模式,填写配置信息并按确认键确定配置，

2)温度显示控制装置开始发送配置帧，

3)配置帧发送完成，温度显示控制装置进入侦听状态,等待温度测量终端回复,如果等待超时执行步骤2),如果温度测量终端回复确认帧则提示配置完成继续执行步骤4)，

4)一次配置操作完成,温度显示控制装置停止发送配置帧；

在温度测量终端：

1)测温终端施加地址配置模式触发信号使温度测量终端进入地址配置模式，

2)打开无线模块电源,温度测量终端进入侦听状态,等待接收地址配置帧,如果收到地址配置帧执行步骤3)，如果接收超时执行步骤4),

3)配置温度测量终端通讯地址,存储配置信息，回复确认帧,

4)关闭无线通讯模块电源,无线测温终端进入定时休眠状态。

6.一种智能节能式高效无线测温装置，包括温度测量终端和温度显示控制装置，其特征在于：

所述温度测量终端设有温控触发单元，该温控触发单元于温度达到温控触发单元设定的温度时,发出触发信号唤醒MCU,以测量温度检测报警并将所测数据上传。

7.根据权利要求6所述的一种智能节能式高效无线测温装置，其特征在于，所述无线测温终端的功能模块设有独立的受MCU控制的电源开关。

8.根据权利要求7所述的一种智能节能式高效无线测温装置，其特征在于，所述功能模块包含温度传感器和无线通讯模块。

9.根据权利要求6所述的一种智能节能式高效无线测温装置，其特征在于，无线测温终端还包含、无线通讯模块、温度传感器、电源部分组成；

温度显示控制装置还包含无线通讯模块、控制输出、测量输入、显示模块、电源部分及RS485通讯单元，且所述温度测量终端能侦听并接收存储温度显示控制装置发送的配置帧，以配置温度测量终端通讯地址及系统运行参数。

10.根据权利要求6所述的一种智能节能式高效无线测温装置，其特征在于，温控触发单元是由温控开关或由温度敏感元件组成的电路，其电路输出端口连接至MCU的外部触发输入端口以便当温控开关或由温度敏感元件组成的电路受温度的影响产生变化时电路输出端口产生相应的电平变化触发MCU实现超温自动唤醒功能。