CN109632116A - 一种适用于工业现场的物联网数字温度计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于工业现场的物联网数字温度计，包括绝热连接杆，以及分别设置于绝热连接杆两端的温度检测部和通讯部；温度检测部包括基座和贴片式温度传感器；基座布置在绝热连接杆的外侧，包括固定套以及放置在固定套内的磁铁；贴片式温度传感器通过弹性部件连接于绝热连接杆的底部，且贴片式温度传感器与绝热连接杆底部的距离大于磁铁的厚度，以确保当磁铁吸附于被测物体表面时所述弹性部件处于压缩状态，通过弹性部件的反弹力将贴片式温度传感器紧贴于被测物体表面；本发明能够快速“粘贴”在被测物体上，实现快捷、牢固安装；无需上层网关配合即可实现主动寻网组网，迅速建立基于无线通讯的传感器网络，具有极高的市场推广价值。

Description

一种适用于工业现场的物联网数字温度计

技术领域

本发明属于工业温度计技术领域，更具体地，涉及一种适用于工业现场的物联网数字温度计。

背景技术

快速发展的温度测量技术、物联网技术、无线传感器网络技术为现代化的工业现场、家用、仓储、天气监测、环境监测、农业等诸多温度测量应用带来便利。各类贴片式温度传感器、温湿度传感器、温度计、测温仪表层出不穷，无论是低成本的普通测温精度和测温范围的温度计，还是价格不菲的宽测温范围、高测量精度的工业用测温仪表，满足了各种不同层次的应用需求。

将温度测量和无线互联结合再一起的物联网温度计，已经不再是一种新的技术。市面上存在的诸多物联网温度计，这些温度计的不足之处在于：一是安装困难，大部分温度计是通过插入被测物体上的通孔或者通过咬合螺纹连接在被测物体上，温度计的安装位置固定，对于一些表面未设置通孔或螺纹槽的被测物来说，现有的温度计无法实现有效安装；现有技术中公开了部分通过磁铁吸附在物体表面进行温度测量的温度计，但是其贴片式温度传感器无法紧贴于被测物表面，导致测得的温度值不准确；二是组网困难，现有温度计的组网方式通常是首先配置一个网关，每开启一台温度计，需要添加这台温度计到网关的连接列表中，属于树状网络结构，需要上层网关的配合才能实现顺利联网。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于工业现场的物联网数字温度计，其目的在于解决现有的物联网温度计存在的安装困难、组网困难的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于工业现场的物联网数字温度计，包括绝热连接杆，以及分别设置于所述绝热连接杆两端的温度检测部和通讯部；

所述温度检测部包括基座和贴片式温度传感器；所述基座布置在绝热连接杆的外侧，包括固定套以及放置在所述固定套内的磁铁；所述贴片式温度传感器通过弹性部件连接于绝热连接杆的底部，且所述贴片式温度传感器与绝热连接杆底部的距离大于所述磁铁的厚度，以确保当磁铁吸附于被测物体表面时所述弹性部件处于压缩状态，通过弹性部件的反弹力将位于弹性部件端部的贴片式温度传感器紧贴于被测物体表面。

所述通讯部内部设有温度处理电路，所述温度处理电路与贴片式温度传感器电连接，用于接收贴片式温度传感器测得的温度信号并将所述温度信号上传至物联网。

优选的，上述物联网数字温度计，其固定套内包括多个与磁铁的尺寸相匹配的隔间，每个所述隔间内放置一个磁铁。

优选的，上述物联网数字温度计，其贴片式温度传感器采用数字温度传感器或模拟温度传感器。

优选的，上述物联网数字温度计，其温度处理电路包括微处理器和无线收发电路；

所述微处理器用于搜索与预存的无线网络标志符相匹配的无线网络并进行身份验证，验证成功后控制所述无线收发电路连接所述无线网络；并按照设定的发送周期控制无线收发电路将所述数字温度传感器采集的数字温度信号发送至无线网络中。

优选的，上述物联网数字温度计，其通讯部的表面设有显示屏，所述温度处理电路还包括显示控制电路；所述显示控制电路分别与微处理器、显示屏电连接，用于控制所述显示屏显示微处理器输出的温度信号。

优选的，上述物联网数字温度计，其无线收发电路包括无线收发器和天线接口电路；

所述无线收发器通过天线接口电路与设置于通讯部外侧的天线进行通信；所述天线收发器采用蓝牙、WLAN、Wifi、UWB、Zigbee、Lora、GPRS、2G/3G/4G/5G、RFID、ISM 433MHz、NFC中的任一种或者其它无线通信方式。

优选的，上述物联网数字温度计，其温度处理电路还包括温度变送器，用于将所述模拟温度传感器采集的模拟温度信号转换为数字温度信号后发送至微处理器。

优选的，上述物联网数字温度计，其贴片式温度传感器与温度处理电路通过耐高温导线相连。

优选的，上述物联网数字温度计，其绝热连接杆的高度可调节，其内部为中空结构，所述耐高温导线放置与绝热连接杆的内部且耐高温导线的长度不小于绝热连接杆的最大高度。

优选的，上述物联网数字温度计，其绝热连接杆靠近通讯部的一端的外侧通过连接杆与通讯部的底端固定连接。

优选的，上述物联网数字温度计，其微处理器中预存有无线网络标识符以及身份验证密码。

优选的，上述物联网数字温度计，其温度处理电路还包括用于为电路供电的电池。

优选的，上述物联网数字温度计，其显示屏采用LCD屏、OLED屏、LED屏中的任一种。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的适用于工业现场的物联网数字温度计，基座上的多个高吸附力的磁铁能够紧紧“粘贴”在被测物体表面；贴片式温度传感器通过弹性部件连接于绝热连接杆的底部，且贴片式温度传感器与绝热连接杆底部的距离大于磁铁的厚度，确保当磁铁吸附于被测物体表面时弹性部件处于压缩状态，通过弹性部件的反弹力将贴片式温度传感器紧贴于被测物体表面，提高温度测量的准确性；条状磁铁与尼龙套的配套结构，可以让温度计牢固地吸附在常见的工业现场的铁质(铸铁管、镀锌钢管)管道上，无论是大管径还是小管径均可吸附，是一种类似创可贴式的温度计，能快速“粘贴”在被测物体上，实现快捷、牢固安装，并且可以在工业现场随意、随时、不停工、不截管、不钻孔的条件下安装温度计；

(2)本发明提供的适用于工业现场的物联网数字温度计，微处理器在通电后将自动搜索无线网并进行匹配连接，若使用运营商网络则无需自行组网，连接运营商基站通信即可。如果天线覆盖范围内没有搜索到与指定的无线网络标识符相匹配的网络信号，则微处理器自身加载预先写入的配置文件，作为网关组建网络；无需上层网关的配合即可实现主动寻网组网，迅速建立基于无线通讯的传感器网络，实现快捷组网，将测量到的温度信号上传至数据中心，也可以将数据中心的指令下达到温度计或者其它附属电路；这种物联网温度计可以快速对当前的诸多采用传统本地温度计的检测系统进行低成本升级换代；

(3)本发明提供的适用于工业现场的物联网数字温度计，是一种安装简单、组网容易、成本低廉、易于维护的数字式物联网温度计，用于工业现场的温度测量和温度监控，能填补市场空白，有着极高的市场推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的第一种物联网数字温度计的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种温度处理电路的组成示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种温度处理电路的组成示意图；

图4是本发明实施例提供的第二种物联网数字温度计的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-绝热连接杆，2-温度检测部，3-通讯部，4-基座，5-贴片式温度传感器，6-尼龙套，7-磁铁，8-弹簧，9-壳体，10-温度处理电路，11-耐热导线，12-显示屏，13-微处理器，14-无线收发器，15-天线接口电路，16-显示控制电路，17-温度变送器，18-电池，19-天线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例提供的第一种物联网数字温度计的结构示意图；如图1所示，该物联网数字温度计包括绝热连接杆1，以及分别设置于绝热连接杆1两端的温度检测部2和通讯部3；其中，温度检测部2用于将温度传感器吸附在铁质、钢质物体表面，通过温度传感器检测被测物体的表面温度；通讯部3用于获取温度传感器采集的温度信号，处理后进行无线转发和本地显示；绝热连接杆1用于连接温度检测部2和通讯部3并将它们绝热隔离，避免被测物体的温度影响通讯部3的正常工作。

温度检测部2包括基座4和贴片式温度传感器5；基座4设置在在绝热连接杆1的端部外侧，包括尼龙套6以及放置在尼龙套6内的多个磁铁7；这些磁铁7对称分布在绝热连接杆1的两侧，磁铁7具有可吸附在铸铁、镀锌等材料的钢管上的特性，为了让磁铁7能更好地吸附在被测物体上，优选采用细条状的磁铁7，放置在尼龙套6内；如果是安装在管道表面，则细条状的磁铁7的长度方向与管道中液体流向相同。作为优选的，尼龙套6内被分割为多个隔间，该隔间的尺寸与磁铁7相匹配，每个隔间内放置一个磁铁7；隔间起固定作用，使磁铁7均匀分布在尼龙套6，确保物联网数字温度计能够稳定地固定在被测物体表面。另外，尼龙套6可替换为橡胶套或其他可满足耐温需求的材质作为基座4材料。

贴片式温度传感器5通过弹簧8连接于绝热连接杆1的底部的中心位置处，且贴片式温度传感器5与绝热连接杆1底部的距离大于磁铁7的厚度，以确保当磁铁7吸附于被测物体表面时弹簧8处于压缩状态，通过弹簧8的反弹力将位于弹簧8端部的贴片式温度传感器5紧紧压在被测物体表面，提高温度测量的准确性。本实施例优选使贴片式温度传感器5的下表面突出于磁铁7下表面2～5mm处，确保磁铁7吸附于被测物体表面时弹簧8处于压缩状态。

通讯部3包括壳体9以及放置在壳体9内部的温度处理电路10，温度处理电路10与贴片式温度传感器5之间通过耐热导线11连接，温度处理电路10用于接收贴片式温度传感器5测得的温度信号并将温度信号上传至物联网；绝热连接杆1优选采用中空圆柱体，耐热导线11放置在绝热连接杆1的内部。壳体9的上表面设有显示屏12，该显示屏12用于显示温度处理电路10输出的温度信号，使工作人员能够直观观测到测得的温度值。显示屏12可以是LCD、LED或者OLED显示屏中的任意一种，具体选择哪种，可以根据显示效果、功耗、成本等综合考虑。

优选的，绝热连接杆1靠近通讯部3的一端的外侧通过支杆与通讯部3的底端固定连接，进一步提高温度计整体的稳固性。

图2是本发明实施例提供的一种温度处理电路的组成示意图；如图2所示，温度处理电路10包括微处理器13、无线收发器14、天线接口电路15和显示控制电路16；

微处理器13中预存有无线网络标识符以及身份验证用的密码，其在通电后将自动搜索无线网并进行匹配连接，若使用运营商网络则无需自行组网，连接运营商基站通信即可。若使用其他通信协议则需要自行寻网、组网；微处理器13搜索天线覆盖范围内的无线网络信号，寻找与预存的无线网络标识符相匹配的无线网络，进行身份验证，验证通过后则加入该无线网络；如果天线覆盖范围内没有搜索到与指定的无线网络标识符相匹配的网络信号，则微处理器13自身加载预先写入的配置文件，作为网关组建网络；其中配置文件内存有预先设置的网络标识符、验证身份用的密码。根据所使用的通信协议的不同，无线网络标识符也不同，例如：在Wi-Fi协议中该无线网络标识符为Wi-Fi的SSID(即Wi-Fi名称)，在蓝牙协议中该无线网络标识符则为蓝牙设备名称。

无线收发器14可以选用当前流行的各类无线通讯芯片，可以选用蓝牙、WLAN、Wifi、UWB、Zigbee、Lora、GPRS、2G/3G/4G/5G、RFID、ISM 433MHz、NFC，或者其它任何无线通信方式和协议的芯片。根据不同的通信方式，需要选配不同的天线19。该天线19安装在壳体9的侧面，其通过天线接口电路15与无线收发器14相连；微处理器13组网、组网完成后，按照一定的发送周期将接收的温度信号通过无线收发器14发送至消息中心。

贴片式温度传感器5可以采用工业常用的PT100，也可以采用低成本的数字式温度传感器芯片18B20，或者其它集成了温度和湿度的集成式传感器方案。如果采用18B20类数字式温度传感器芯片，则其直接产生数字式的温度信号，可以直接发送至微处理器13，如图2所示；如果采用模拟式的温度传感器，则该温度传感器输出模拟温度信号；如图3所示，温度处理电路10中还需设置温度变送器17，用于将温度传感器输出的模拟温度信号转换为数字温度信号并发送至微处理器13。

图4是本发明实施例提供的第二种物联网数字温度计的结构示意图；如图4所示，绝热连接杆1将温度检测部2和通讯部3隔开，避免被测物体的温度影响通讯部2中温度处理电路10的正常工作，由于被测物体的温度不同，本实施例提供的绝热连接杆1为伸缩式结构，其高度根据被测物体的温度变化可以调整；例如，被测物体的温度在70度以内变化，绝热连接杆1的高度可以选择10cm长；被测物体温度越高，绝热连接杆1的高度越高，放置在绝热连接杆1的内部的耐热导线11的长度不小于绝热连接杆的最大高度；通过高度调节使绝热连接杆1发挥更好的隔热效果。

优选的，壳体9内部还设有用于为温度处理电路10供电的电池18，该电池18可以选用小尺寸纽扣电池，也可以选用普通5号或者7号干电池，还可以选用18B50高容量锂电池。壳体9上表面还设有控制和开关按钮。

本实施例提供的物联网数字温度计，既可以采用蓄电池供电，也可以采用电源适配器供电，还可以加配太阳能电池板给内部蓄电池供电。

相比于现有的物联网温度计，本发明提供的适用于工业现场的物联网数字温度计，条状磁铁与尼龙套的配套结构，可以让温度计牢固地吸附在常见的工业现场的铁质管道上，它是一种类似创可贴式的温度计，能快速“粘贴”在被测物体上，实现快捷、牢固安装，并且可以在工业现场随意、随时、不停工、不截管、不钻孔的条件下安装温度计；另外，无需上层网关的配合即可实现主动寻网组网，迅速建立基于无线通讯的传感器网络，实现快捷组网；这种物联网温度计可以快速对当前的诸多采用传统本地温度计的检测系统进行低成本升级换代；是一种安装简单、组网容易、成本低廉、易于维护的数字式物联网温度计，用于工业现场的温度测量和温度监控，能填补市场空白，有着极高的市场推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于工业现场的物联网数字温度计，其特征在于，包括绝热连接杆，以及分别设置于所述绝热连接杆两端的温度检测部和通讯部；

所述温度检测部包括基座和贴片式温度传感器；所述基座布置在绝热连接杆的外侧，包括固定套以及放置在所述固定套内的磁铁；所述贴片式温度传感器通过弹性部件连接于绝热连接杆的底部，且所述贴片式温度传感器与绝热连接杆底部的距离大于所述磁铁的厚度，以确保当磁铁吸附于被测物体表面时所述弹性部件处于压缩状态，通过弹性部件的反弹力将贴片式温度传感器紧贴于被测物体表面。

所述通讯部内部设有温度处理电路，所述温度处理电路与贴片式温度传感器电连接，用于接收贴片式温度传感器测得的温度信号并将所述温度信号上传至物联网。

2.如权利要求1所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述固定套内包括多个与磁铁的尺寸相匹配的隔间，每个所述隔间内放置一个磁铁。

3.如权利要求1或2所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述贴片式温度传感器采用数字温度传感器或模拟温度传感器。

4.如权利要求3所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述温度处理电路包括微处理器和无线收发电路；

所述微处理器用于搜索与预存的无线网络标志符相匹配的无线网络并进行身份验证，验证成功后控制所述无线收发电路连接所述无线网络；并按照设定的发送周期控制无线收发电路将接收的数字温度信号发送至无线网络中。

5.如权利要求4所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述无线收发电路包括无线收发器和天线接口电路；

所述无线收发器通过天线接口电路与设置于通讯部外侧的天线进行通信；所述天线收发器采用蓝牙、WLAN、Wifi、UWB、Zigbee、Lora、GPRS、2G/3G/4G/5G、RFID、ISM 433MHz、NFC中的任一种无线通信方式。

6.如权利要求4所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述温度处理电路还包括温度变送器，用于将所述模拟温度传感器采集的模拟温度信号转换为数字温度信号后发送至微处理器。

7.如权利要求4或6所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述通讯部的表面设有显示屏，所述温度处理电路还包括显示控制电路；所述显示控制电路分别与微处理器、显示屏电连接，用于控制所述显示屏显示微处理器输出的温度信号。

8.如权利要求1所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述贴片式温度传感器与温度处理电路通过耐高温导线相连，所述绝热连接杆的内部为中空结构且其高度可调节，所述耐高温导线放置于绝热连接杆的内部且耐高温导线的长度不小于绝热连接杆的最大高度。

9.如权利要求1所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述绝热连接杆靠近通讯部的一端的外侧通过支杆与通讯部的底端固定连接。

10.如权利要求4所述的物联网数字温度计，其特征在于，所述微处理器中预存有无线网络标识符以及身份验证密码。