CN110196075B - 一种环境试验设备校准用远程温湿度测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境试验设备校准用远程温湿度测试方法，应用互联网+，改变原有检测工程师必须到设备现场进行检测的模式，用户可以根据需要使用手机或电脑浏览器通过互联网访问所述云端服务器，实现控制检测过程、数据实时浏览、检测报告一键出具等功能。本发明具广泛应用前景。

Description

一种环境试验设备校准用远程温湿度测试方法

技术领域

本发明属于温湿度检测校准领域，涉及一种环境试验设备校准用远程温湿度测试方法。

背景技术

环境试验设备能够模拟低温、高温、低湿、高湿等环境状态，对产品进行温湿度试验检测，考验产品在不同温湿度环境下的性能特性。因此，环境试验设备在工程试验及产品可靠性试验中具有不可替代的作用。温湿度检测是环境试验设备检测的重要指标之一。定期对环境试验设备进行温湿度检测是确保该类设备正常工作、达到指定性能指标的前提和基础。常见的温度类环境试验设备包括：超低温冰箱、冰箱、培养箱、药品保存箱、低温试验箱、干燥箱、烘房、高温试验箱、高低温冲击试验箱等。随着互联网+及物联网概念的提出，检测校准领域正面临新的机遇和挑战。与此同时，无线通讯技术的发展，计量校准将从单一的现场检测逐步向无线实时检测转型。

环境试验设备温湿度检测需要较长的等温时间和检测时长，根据国家校准规范、相关国家标准及行业标准。等温时间在2小时左右，而检测时间在30分钟～36小时不等，检测过程中需要定时记录数据。现有检测设备采用热电偶及温湿度传感器，采用有线连接的方式，连接数据采集仪，并连接计算机，对环境试验设备的温湿度进行检测并记录数据。由于现有标准器无法远程读取及控制检测过程，检测工程师必须到设备现场进行检测，大量时间浪费在来回奔波途中，检测人员无法远程实时观测检测过程，对长时间的检测过程存在不可控性，不利于提高检测效率。对于检测的原始记录，采集数据后，需要根据不同的规程进行计算，从而导出原始记录数据及相应的参数，而后出具检测校准报告，过程中可能存在人为计算错误等问题。

无线传感器网络作为一种新的信息获取技术，具有低能耗、低成本、高可靠性、可远程监测等特点。目前国内外常见的实时温湿度无线检测系统主要基于Zigbee技术。但Zigbee技术需要建立相应的小基站和网络节点，系统复杂且成本相对较高，同时由于Zigbee技术通讯距离通常在几公里范围内，用电量较大，一般都需配有外部电源确保长时间供电，不适合进行无线检测校准作业，也无法随着冷链运输的货物实时跟踪记录，无法满足中小企业及冷链运输企业的检测需求。该技术由于通讯距离普遍较长，无法在短距离内准确判断多个传感器的布点位置，给记录各个温湿度检测点的实时温度带来了麻烦。

常见的测温传感器包括热电偶和热电阻两种，热电偶具有测温快、灵敏度高等特点；热电阻具有测温精度高、测温范围广等特点。常见的热电偶根据测温范围的不同分为T型、K型、E型、S型等。湿度传感器由于长期暴露在高温、低温、高湿环境下，会加速湿度传感器的老化，现有的无线温湿度传感器将热电偶或热电阻或温湿度传感器直接焊接于电路板上，无法根据测温范围进行更换，降低传感器的使用寿命。

现有的环境温湿度检测设备在检测过程前后没有自校功能，在检测前后无法判断标准器的好坏，对检测质量不可控。采用环境试验设备温湿度远程测试方法，缺乏自校功能的标准器无法判断在快递运输后，原有标准器仍然准确可靠，能够参与设备检测。

目前，德国ebro公司在无线温湿度记录仪方面已有相应产品，广泛用于校准领域，实现在不用外部电源的情况下记录温湿度数据。但由于该套系统并没有实时信号传输模块，只能事后读取数据，无法提供温湿度超范围报警等功能，无法用于环境温度的实时监测等领域。此外，该套记录仪的设置和数据的读取必须通过计算机软件，给记录检测人员带来了不便。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明研制环境试验设备温湿度远程测试系统，采用ANT wireless技术，将各温湿度传感器采集的数据传输到主节点，而后通过无线通信网络传输至云端服务器，通过云端服务器分析存储数据，一键得出检测结果，在确保信号安全传输的同时具有易携带、低成本、高通用性、长距离传输信号等特点。系统具有远程设定检测开始结束时间、数据采样时间间隔、数据报警值、所依据的检测规程等功能。检测人员可通过电脑或手机的浏览器直接读取检测数据，实现在线实时检测，系统可直接计算导出相应的检测数据，生成检测报告，降低人为影响。生成温湿度传感器布点位置图，并记录于检测报告中，可实时观测各点的温湿度变化情况。大幅提高环境温湿度的测试效率和质量，减轻测试人员的工作强度，进一步降低客户的测试成本。整套系统将实现：无论身处何时何处，只要拥有网络，就能实时监控、自动分析数据。

本发明提出的环境试验设备温湿度远程测试系统，包括：至少一个带有数据发送功能的温湿度传感器节点、一个数据接收节点、一个云端服务器组成；其中带有数据发送功能的温湿度传感器节点间、带有数据发送功能的温湿度传感器节点与数据接收节点间采用ANT Wireless技术自动组网；所述数据接收节点与云端服务器间采用无线互联网连接。用户可以根据需要使用手机或电脑浏览器通过互联网访问所述云端服务器，实现检测过程控制、数据实时浏览、检测报告一键出具。

本发明中，带有数据发送功能的温湿度传感器节点，通过中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点的一个接收器及所述数据接收节点的两个不同位置的接收器，通过三点法确定其他各测试点的位置，通过ANT Wireless网络信号发射回收的时间差，确定各点离开中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点、数据接收节点间的距离，从而完成各测试点模拟位置的确定。在同时检测多台设备的情况下，通过测量各带有数据发送功能的温湿度传感器节点之间的信号强弱关系，进一步验证各测试点的位置关系，对检测设备进行自动分组，生成检测报告中各点具体位置布点图，并在测试过程中实时记录各测试点的具体温湿度数据，方便检测环境试验设备的温场、湿度场的分布。

本发明中，带有数据发送功能的温湿度传感器节点与所述数据接收节点具有温湿度数据远程自校功能，通过自身模拟电信号输入及常温常湿环境下同区域温湿度传感器数据比对，判断环境试验设备温湿度远程测试系统的可靠性。

本发明中，带有数据发送功能的温湿度传感器节点包括一个热电偶接口、一个热电阻接口、一个温湿度传感器接口、信号收发及定位模块、控制模块、温湿度自校模块、电源及充电模块；所述热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口、信号收发及定位模块与所述控制模块连接；所述电源及充电模块向所述信号收发及定位模块、控制模块供电。

本发明中，所述控制模块接收到温湿度模拟信号自校指令后，所述温湿度自校模块切断热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口的传感器数据，通过模拟电信号形式逐级输出数字信号，将模拟温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器，检测工程师远程查看各带有数据发送功能的温湿度传感器节点的温湿度数据是否符合技术标准。控制模块接收到温湿度环境自校指令后，将所述带有数据发送功能的温湿度传感器节点与所述数据接收节点置于常温常湿环境下相近区域，所述温湿度自校模块接通热电偶接口或热电阻接口或温湿度传感器接口的传感器数据，所述数据接收节点采用更高等级的温湿度传感器，将采集到常温常湿环境下的温湿度数值反馈给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器，检测工程师远程查看各带有数据发送功能的温湿度传感器节点的温湿度数据是否符合技术标准。通过自校，验证所述环境试验设备温湿度远程测试系统在快递运输途中各零部件准确可靠，确保检测的质量。

本发明中，所述热电偶接口采用两线制形式，包括但不限于公母插口、螺纹固定、接电柱插口形式，能适应T型、E型、K型等不同线型的热电偶。

本发明中，所述热电阻接口采用四线制形式，包括但不限于公母插口、螺纹固定、接电柱插口形式，能适应Pt100、Cu100、Pt50等不同线型的热电阻。

本发明中，所述温湿度传感器接口采用四线制形式，包括但不限于公母插口、螺纹固定、接电柱插口形式，适应主流温湿度传感器变送器探头。所述一个数据接收节点包括信号温湿度探头模块、控制模块、内存模块、电源及充电模块、温湿度自校模块、监控模块、指示屏及语音模块、不同位置带有2个信号收发及定位模块、无线网络收发模块、不同位置带有2个信号收发及定位模块；各模块间采用电路连接；所述内存模块包括SD卡、usb闪存、硬盘多种形式，用于数据的短期存储；所述温湿度探头模块用于记录实时环境温湿度数据；所述无线网络收发模块包括网线及无线网卡两种模式。温湿度探头模块采用更高等级的温湿度传感器，用于在自校过程中提供更为精确的温湿度数据，同时在测试过程中记录实时环境温湿度数据。

本发明中，所述云端服务器包括无线网络收发模块、数据存储模块、数据处理模块、网络安全模块、任务接收模块、任务下达模块、实时观测模块、证书出具模块；所述无线网络收发模块、数据存储模块、数据处理模块采用电路连接；所述网络安全模块、任务接收模块、任务下达模块、实时观测模块、证书出具模块采用软件连接。

基于以上系统，本发明还提出了一种环境试验设备温湿度远程测试方法，所述方法为：采用本发明所述的环境试验设备温湿度远程测试系统，改变原有检测人员必须上门检测的模式，将标准器运送到客户处，通过远程监测，客户配合的方式，远程完成检测。本发明中设备自带自校功能，保证检测的准确性。通过所述带有数据发送功能的温湿度传感器节点通过测量主节点和其他节点之间的信号强度关系，建立模型，计算各节点的位置，通过中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点的一个接收器及所述数据接收节点的两个不同位置的接收器，通过三点法确定其他各测试点的位置，通过ANT Wireless网络信号发射回收的时间差，确定各点离开中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点、数据接收节点的距离，从而完成各测试点模拟位置的确定，生成温湿度传感器布点位置图，并记录于检测报告中，可直接读取各位置在测试过程中的温湿度变化情况。

其中，所述控制模块接收到温湿度模拟信号自校指令后，所述温湿度自校模块切断热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口的传感器数据，通过模拟电信号形式逐级输出数字信号，将模拟温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器，检测工程师远程查看各温湿度传感器节点的温湿度数据是否符合技术标准。其中，根据环境试验设备测温范围，选择相应的热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口。

本发明测试方法中，测试开始后，中心测试点每隔5秒记录测试数据，其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点处于休眠状态，系统将记录到的温度或湿度数据进行计算，判断环境试验设备的温湿度是否达到稳定工作环境，可以开始记录数据。

具体地，首先判断环境试验设备是否完成温度或湿度的上升/下降过程，中心测试点记录的温度或湿度的数据依次记为t₁、t₂、t₃、……、t_n；每五组温度或湿度数据的平均值记为T₁、T₂、T₃、……、T_n，即

环境试验设备在温度或湿度的上升过程中，若T_n≤T_n-1，则进入下一步判断。

环境试验设备达到设定温度或湿度后，会反复波动，随着时间的递推，幅度越来越小，当每次温湿度波动的幅度接近时，即可认为达到平衡状态。每次波动都会产生一个温度或湿度的最大值和温度或湿度的最小值，依次记作t_max1、t_max2、t_max3、……、t_maxn和t_min1、t_min2、t_min3、……、t_minn，将两者数据相减，得到Δt_i＝t_maxi-t_mini,ΔT_i＝t_max(i+1)-t_mini；当满足下列四个不等式中的至少三个不等式时，Δt_i-1≤Δt_i、ΔT_i-1≤ΔT_i、Δt_i≤ΔT_i-1、ΔT_i≤Δt_i，认为环境试验设备达到当前设定温度或湿度稳定状态，唤醒其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点，开始温湿度检测。

环境试验设备在温度或湿度的下降过程中，若T_n≥T_n-1，则进入下一步判断。

环境试验设备达到设定温度或湿度后，会反复波动，随着时间的递推，幅度越来越小，当每次温湿度波动的幅度接近时，即可认为达到平衡状态。每次波动都会产生一个温度或湿度的最大值和温度或湿度的最小值，依次记作t_max1、t_max2、t_max3、……、t_maxn和t_min1、t_min2、t_min3、……、t_minn，将两者数据相减，得到Δt_i＝t_maxi-t_mini,ΔT_i＝t_max(i+1)-t_mini；当满足下列四个不等式中的至少三个不等式时，Δt_i-1≥Δt_i、ΔT_i-1≥ΔT_i、Δt_i≥ΔT_i-1、ΔT_i≥Δt_i，认为环境试验设备达到当前设定温度或湿度稳定状态，唤醒其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点，开始温湿度检测。

本发明中，温度或湿度的测试、记录以及判断环境试验设备的温度或湿度是否达到稳定状态，按以上同样方法及公式进行。

本发明通过中心测点判断环境试验设备达到稳定工作环境，而后再开启其他测试点的方式，改变现有采用固定等温时间或人为判断环境试验设备达到稳定的条件，可以减少人为判断失误、减少无谓的等温时间的同时延长了其他测试点的使用时间和寿命。

本发明有益效果还包括：

将无线通讯技术用于环境试验设备温湿度检测，可以在提高检测效率的同时，确保检测质量。使得检测人员能够同时检测多台设备。

信号收发及定位模块根据信号强弱自动判断各温湿度传感器节点的位置，无需人工分组，实现传感器自动分组、位置可视化，便于检测后判断每个节点的温湿度变化情况。

在信号接收节点配备内存模块，保证在网络不稳定的情况下能够将数据安全的存储于本地，待网络状态良好后恢复信号传输。同时安装温湿度探头模块，可以记录实验全过程的环境温湿度。

采用云端服务器将数据存储于云端，配备网络安全模块，保证数据安全的同时，实现了数据远程实时观测。服务器端处理数据，用户端仅作显示功能，不做计算处理功能，降低了用户终端自身设备的要求。通过浏览器直接访问云端服务器，可实时观测测量数据及测量结果。通过安全模块，对用户进行分组，所有外部设备采用只读模式，确保检测数据的安全可靠。

改变原有检测人员必须上门检测的模式，将标准器快递运送到客户处，通过远程监测，客户配合的方式，远程完成检测。设备自带自校功能，保证检测的准确性。通过所述带有数据发送功能的温湿度传感器节点通过测量主节点和其他节点之间的信号强度关系，建立模型，计算各节点的位置，生成温湿度传感器布点位置图，并记录于检测报告中，可直接读取各位置在测试过程中的温湿度变化情况。

用户可以通过浏览器，控制云端服务器，从而控制检测过程。选择测试的传感器种类、线型、测试对应的规程、国标、测试的时长和时间间隔等参数。

通过服务器，搭建了将检测业务、检测仪器、检测实验室、检测标准、检测客户、检测专家、检测结果一键获取等检测资源整合的一站式计量检测服务平台。

本发明环境试验设备温湿度远程测试系统及测试方法中，带有数据发送功能的温湿度传感器节点，通过测量主节点和其他节点之间的信号强度关系，建立模型，计算各节点的位置，生成温湿度传感器布点位置图，并记录于检测报告中，可直接读取各位置在测试过程中的温湿度变化情况。

温湿度传感器节点带有热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口，可以根据测温范围的不同选取不同的测温传感器。检测人员根据环境试验设备测温范围的不同选择相应的传感器类型及型号，保证测试精度的同时延长了传感器使用寿命。

采用云端服务器方式对数据进行存储计算，保证了数据的安全可靠，具有很强的适应性，可以适应各种电脑、手机的浏览器进行远程数据访问和计算。根据不同的检测规程的要求，对数据进行筛选，提示并剔除异常数据，一键生成检测报告。

附图说明

图1环境试验设备温湿度远程测试方法流程示意图

图2环境试验设备温湿度远程测试系统结构示意图

图3带有数据发送功能的温湿度传感器节点结构示意图。

图4数据接收节点结构示意图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识。

如图1-4所示，1-热电偶接口，2-热电阻接口，3-温湿度传感器接口，4-控制模块，5-第一电源及充电模块，6-信号收发及定位模块，7-温湿度自校模块，10-第一信号收发及定位模块，11-第二信号收发及定位模块，12-温湿度探头模块，13-内存模块，14-控制模块，15-第二电源及充电模块，16-无线网络收发模块，17-指示屏及语音模块，18-温湿度自校模块，19-监控模块。

本发明提出的环境试验设备温湿度远程测试系统，其包括至少一个带有数据发送功能的温湿度传感器节点、数据接收节点以及云端服务器，如图2所示，包含3个带有数据发送功能的温湿度传感器节点、1个数据接收节点、1个云端服务器。其中带有数据发送功能的温湿度传感器节点间、带有数据发送功能的温湿度传感器节点与数据接收节点间采用ANTWireless技术自动组网。数据接收节点与云端服务器间采用无线互联网连接。用户可以根据需要使用手机或电脑浏览器通过互联网访问云端服务器，实现数据实时浏览、检测报告一键出具。

如图3所示，带有数据发送功能的温湿度传感器节点包括一个热电偶接口1、一个热电阻接口2、一个温湿度传感器接口3、信号收发及定位模块6、控制模块4、温湿度自校模块7、第一电源及充电模块5。热电偶接口1、热电阻接口2、温湿度传感器接口3、信号收发及定位模块6与控制模块4连接。第一电源及充电模块5向信号收发及定位模块6、控制模块4、温湿度自校模块7供电。

其中，热电偶接口1采用两线制形式，采用卡扣方式固定，能适应T型、E型、K型等不同线型的热电偶。用户通过系统，可设置传感器种类及使用的线型，系统对其进行温度补偿。以DL－LN3X模块为信号收发及定位模块、Atmega16模块为控制模块、4.5V可充电电池组为电源及充电模块，组成有数据发送功能的温湿度传感器节点。信号收发及定位模块6通过软件分析中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点的一个接收器及数据接收节点的两个不同位置的接收器，通过三点法确定其他各测试点的位置，通过ANT Wireless网络信号发射回收的时间差，确定各点离开中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点、数据接收节点的距离，从而完成各测试点模拟位置的确定。在同时检测多台设备的情况下，通过测量各带有数据发送功能的温湿度传感器节点之间的信号强弱关系，进一步验证各测试点的位置关系，对检测设备进行自动分组，生成检测报告中各点具体位置布点图，检测报告中可以直接显示具体采集点的具体数据，无需人工干预、记录。

如图4所示，一个数据接收节点包括第一信号收发及定位模块10，第二信号收发及定位模块11，温湿度探头模块12，内存模块13，控制模块14，第二电源及充电模块15，无线网络收发模块16，指示屏及语音模块17，温湿度自校模块18，监控模块19。各模块间采用电路连接；内存模块包括SD卡、usb闪存、硬盘多种形式，用于数据的短期存储；无线网络收发模块包括网线及无线网卡两种模式。以DL－LN3X模块为信号收发模块、Atmega16模块为控制模块、4.5V可充电电池组为电源及充电模块、ESP8611串口wifi模块为无线网络收发模块，组成数据接收节点。

云端服务器包括无线网络收发模块、数据存储模块、数据处理模块、网络安全模块、任务接收模块、任务下达模块、实时观测模块、证书出具模块；无线网络收发模块、数据存储模块、数据处理模块采用电路连接；网络安全模块、任务接收模块、任务下达模块、实时观测模块、证书出具模块采用软件连接。云端服务器功能通过软件实现，采用监听串口采集无线网络加密传输的数据，对数据进行逻辑处理后存入数据存储模块，采用web形式，可以将检测任务写入，通过设备权限分组，实现写入数据与读取数据的分离，并增加网络安全模块，确保数据库的安全可靠。系统记录测试全过程的数据，而后用户可以根据不同的规程、国标在检测后选择测试时长及测试间隔，并生成最终的检测报告。采用Web应用形式，兼顾了手机和电脑浏览器的兼容性，不受操作系统的影响，方便安全。Web应用采用MVC结构开发设计，兼顾可视化和操作化。

如图1所示，本发明环境试验设备温湿度远程测试系统，其工作流程为接收客户的检测任务后，根据客户设备的温度范围及环境试验设备的容积，确定选用传感器的类型和带有数据发送功能的温湿度传感器节点数量，组成环境试验设备温湿度远程测试系统。将带有数据发送功能的温湿度传感器节点及数据接收节点快递至客户处。客户可根据数据接收节点上的指示屏及语音模块对系统进行操作测试。开启环境试验设备温湿度远程测试系统，系统各节点与数据接收节点自动组网。通过各自自校模块对设备进行自校，先采用标准电压输入法，通过模拟电信号形式逐级输入数字信号，将模拟温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器，而后控制模块接收到温湿度环境自校指令后，将带有数据发送功能的温湿度传感器节点与数据接收节点置于常温常湿环境下相近区域，温湿度自校模块接通热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口的传感器数据，数据接收节点采用更高等级的温湿度传感器，将采集到常温常湿环境下的温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器，检测工程师远程查看各带有数据发送功能的温湿度传感器节点的温湿度数据是否符合技术标准，确保环境试验设备温湿度远程测试系统在运输过程中的准确性，若自校未通过，直接快递运回测试系统。自校通过后，将环境试验设备温湿度远程测试系统带有数据发送功能的温湿度传感器节点放入环境试验设备中，确定中心测试点的编号，并在该节点上按钮选择为中心测试点。检测工程师在远程设定测试参数后，通过数据接收节点上的监控模块，拍摄并识别环境试验设备的出厂铭牌信息，而后将数据接收节点置于环境试验设备的舱门外，监控模块实时拍摄记录测试过程。通过带有数据发送功能的温湿度传感器节点的中心节点及数据接收节点上的两个不同位置的定位模块，可以确定其他各节点的位置，记录于检测报告中，并开始记录数据，中心测试点可以根据温湿度变化，判断环境试验设备达到稳定工作环境，可以开始数据记录。数据实时存入数据接收模块中，并上传云端服务器。通过云端服务器客户终端及检定员终端可实时观测测试过程。测试结束后，系统再次进行自校，确保检测过程中各节点工作正常，数据准确可靠。而后通过快递运回测试系统，通过更高等级的标准器对系统进行校准，通过校准后，确定检测规程后，选取相应的数据，出具检测报告，完成检测。

一具体应用实例：采用环境试验设备温湿度远程测试系统对冷库进行校准，冷库尺寸为长3m、宽2m、高2m，根据要求，对冷库的8个角；中间层各边的几何中心位置；上下两面的几何中心位置；整个箱体的几何中心位置；共计15个测试点安放并开启带有数据发送功能的温湿度传感器节点，并使用T型热电偶作为温湿度探头，各测点离壁体50mm～100mm；在冷库外通过数据接收节点接收15个温湿度发送节点发送的温度数据。

根据冷库的温度测试要求，选用T型热电偶作为温度测试传感器，将环境试验设备温湿度测试系统快递至客户处，并通过自校，检测人员通过手机端或者电脑端网页，输入服务器地址，直接连接云端服务器，设置测试总时间，测试时间间隔，点击开始测试。

本发明系统将首先根据信号强弱判断各传感器的位置关系，并记录相应的温湿度数据，数据接收节点通过温湿度传感器，记录环境温湿度数据。通过中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点的一个接收器及数据接收节点的两个不同位置的接收器，通过三点法确定其他各测试点的位置，通过ANT Wireless网络信号发射回收的时间差，确定各点离开中心位置带有数据发送功能的温湿度传感器节点、数据接收节点的距离，从而完成各测试点模拟位置的确定。在同时检测多台设备的情况下，通过测量各带有数据发送功能的温湿度传感器节点之间的信号强弱关系，进一步验证各测试点的位置关系，对检测设备进行自动分组，生成检测报告中各点具体位置布点图，并在测试过程中实时记录各测试点的具体温湿度数据，方便检测环境试验设备的温场、湿度场的分布。通过数据接收节点上的监控模块，拍摄并识别环境试验设备的出厂铭牌信息，而后将数据接收节点置于环境试验设备的舱门外，监控模块实时拍摄记录测试过程。

测试开始后，中心测试点每隔5秒记录测试数据，其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点处于休眠状态，系统将记录到的温湿度数据进行计算，判断环境试验设备的温湿度场是否达到稳定，可以开始记录数据。

首先判断环境试验设备是否完成升温/降温过程，中心测试点记录的温度数据依次记为t₁、t₂、t₃、……、t_n；每五组温度数据的平均值记为T₁、T₂、T₃、……、T_n，即

环境试验设备在升温过程中，若T_n≤T_n-1，则进入下一步判断。环境试验设备达到设定温度湿度后，会反复波动，随着时间的递推，幅度越来越小，当每次温湿度波动的幅度接近时，即可认为达到平衡状态。每次波动都会产生一个温度的最大值和温度的最小值，依次记作t_max1、t_max2、t_max3、……、t_maxn和t_min1、t_min2、t_min3、……、t_minn，将两者数据相减，得到Δt_i＝t_maxi-t_mini,ΔT_i＝t_max(i+1)-t_mini；当满足下列四个不等式中的至少三个不等式时，Δt_i-1≤Δt_i、ΔT_i-1≤ΔT_i、Δt_i≤ΔT_i-1、ΔT_i≤ΔT_i，认为环境试验设备达到当前设定温度稳定状态，唤醒其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点，开始温湿度检测。

在降温过程中若T_n≥T_n-1，则进入下一步判断。环境试验设备达到设定温度湿度后，会反复波动，随着时间的递推，幅度越来越小，当每次温湿度波动的幅度接近时，即可认为达到平衡状态。每次波动都会产生一个温度的最大值和温度的最小值，依次记作t_max1、t_max2、t_max3、……、t_maxn和t_min1、t_min2、t_min3、……、t_minn，将两者数据相减，得到Δt_i＝t_maxi-t_mini,ΔT_i＝t_max(i+1)-t_mini；当满足下列四个不等式中的至少三个不等式时，Δt_i-1≥Δt_i、ΔT_i-1≥ΔT_i、Δt_i≥ΔT_i-1、ΔT_i≥Δt_i，认为环境试验设备达到当前设定温度稳定状态，唤醒其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点，开始温湿度检测。

同样，湿度数据的记录及判断环境湿度是否达到稳定状态也由以上公式及方法判断。

通过中心测点判断环境试验设备达到稳定工作环境，而后再开启其他测试点的方式，改变现有采用固定等温时间或人为判断环境试验设备达到稳定的条件，可以减少人为判断失误、减少无谓的等温时间的同时延长了其他测试点的使用时间和寿命。

通过云端服务器客户终端及检定员终端可实时观测测试过程。测试结束后，系统再次进行自校，确保检测过程中各节点工作正常，数据准确可靠。而后通过快递运回测试系统，

检测结束后，再次自校后，将环境试验设备远程测试系统快递运回检测人员处，通过更高等级的标准器对系统进行校准，通过校准后，检测人员通过云端服务器，选择GB/T30103.12013《冷库热工性能试验方法第一部分：温度和湿度检测》作为检测依据的方法，系统自动选取时间间隔为20min、测试时长为36小时的数据，生成数据报表，并计算库内(冷间)平均温度、温度差值、温度不均匀性、温度波动值数据，生成于检测报告中。若检测人员需要更换方法，仅需登录账号，重新选择依据的规程，系统将自动重新甄选数据，生成相应的报告。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (1)

1.一种环境试验设备温湿度远程测试方法，其特征在于，采用环境试验设备温湿度远程测试系统，所述系统包括：至少一个带有数据发送功能的温湿度传感器节点、数据接收节点及云端服务器；其中，

所述温湿度传感器节点间、所述温湿度传感器节点与所述数据接收节点间采用ANTWireless技术自动组网；所述数据接收节点与所述云端服务器间采用无线互联网连接；

所述温湿度传感器节点与所述数据接收节点具有温湿度数据远程自校功能，通过自身模拟电信号输入及常温常湿环境下同区域温湿度传感器数据比对，判断环境试验设备温湿度远程测试系统的可靠性；

所述温湿度传感器节点包括热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口、信号收发及定位模块、控制模块、温湿度自校模块、电源及充电模块；所述热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口、信号收发及定位模块、温湿度自校模块与所述控制模块连接；所述电源及充电模块向所述信号收发及定位模块、控制模块供电；所述热电偶接口采用两线制形式，包括公母插口、螺纹固定、接电柱插口形式，能适应T型、E型、K型的热电偶；所述热电阻接口采用四线制形式，包括公母插口、螺纹固定、接电柱插口形式，能适应Pt100、Cu100、Pt50线型的热电阻；

所述数据接收节点包括通过电路相互连接的信号温湿度探头模块、控制模块、内存模块、电源及充电模块、温湿度自校模块、监控模块、指示屏及语音模块、无线网络收发模块、2个信号收发及定位模块；所述温湿度探头模块为温湿度传感器，用于在自校过程中提供精确的温湿度数据，同时在测试过程中记录实时环境温湿度数据；

所述云端服务器包括无线网络收发模块、数据存储模块、数据处理模块、网络安全模块、任务接收模块、任务下达模块、实时观测模块、证书出具模块；所述无线网络收发模块、数据存储模块、数据处理模块采用电路连接；所述网络安全模块、任务接收模块、任务下达模块、实时观测模块、证书出具模块采用软件连接；

检测人员通过所述系统可设置传感器种类及使用的线型，所述系统对其进行温度补偿；

检测人员通过所述带有数据发送功能的温湿度传感器节点，通过测量主节点和其他节点之间的信号强度关系，建立模型，计算各节点的位置；或通过三点法确定其他各测试点的位置，通过ANT Wireless网络信号发射回收的时间差，建立模型，确定各点离开中心位置温湿度传感器节点、数据接收节点的距离，从而完成各测试点模拟位置的确定，生成温湿度传感器布点位置图，并记录于检测报告中，检测人员可直接读取各位置在测试过程中的温湿度变化情况；

检测人员通过电脑或手机的浏览器可直接读取所述系统的检测数据，实现在线实时检测；所述系统可直接计算导出相应的检测数据，生成检测报告；

所述远程测试方法包括以下步骤：

接收客户的检测任务后，根据设备的温度范围及环境试验设备的容积，确定选用传感器的类型和温湿度传感器节点数量，组成环境试验设备温湿度远程测试系统；

客户根据数据接收节点上的指示屏及语音模块对系统进行操作测试，开启环境试验设备温湿度远程测试系统，各节点与数据接收节点自动组网；

通过各自自校模块对设备进行自校，采用标准电压输入法，通过模拟电信号形式逐级输入数字信号，将模拟温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器；

控制模块接收到温湿度环境自校指令后，将带有数据发送功能的温湿度传感器节点与数据接收节点置于常温常湿环境下相近区域，温湿度自校模块接通热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口的传感器数据，将采集到温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器；

远程查看各温湿度传感器节点的温湿度数据是否符合技术标准，确保环境试验设备温湿度远程测试系统在运输过程中的准确性，若自校未通过，直接运回测试系统；自校通过后，将环境试验设备温湿度远程测试系统带有数据发送功能的温湿度传感器节点放入环境试验设备中，确定中心测试点的编号，并在该节点上按钮选择为中心测试点；

所述控制模块接收到温湿度模拟信号自校指令后，所述温湿度自校模块切断热电偶接口、热电阻接口、温湿度传感器接口的传感器数据，通过模拟电信号形式逐级输出数字信号，将模拟温湿度数值返回给控制终端并发送至数据接收节点，上传云端服务器，检测工程师远程查看各温湿度传感器节点的温湿度数据是否符合技术标准；

远程设定测试参数后，通过数据接收节点上的监控模块，拍摄并识别环境试验设备的出厂铭牌信息，而后将数据接收节点置于环境试验设备的舱门外，监控模块实时拍摄记录测试过程；

通过温湿度传感器节点的中心节点及数据接收节点上的两个不同位置的定位模块，可以确定其他各节点的位置，记录于检测报告中，并开始记录数据；中心测试点根据温度或湿度变化，判断环境试验设备达到稳定工作环境，可以开始数据记录；测试开始后，中心测试点每隔5秒记录测试数据，中心测试点记录的温度或湿度数据依次记为t₁、t₂、t₃、……、t_n；每五组温度或湿度数据的平均值记为T₁、T₂、T₃、……、T_n，即

在温度或湿度的上升过程中，若T_n≤T_n-1，则进入下一步判断；将温度或湿度的每次波动的最大值t_max1、t_max2、t_max3、……、t_maxn和最小值t_min1、t_min2、t_min3、……、t_minn相减，得到Δt_i＝t_maxi-t_mini,ΔT_i＝t_max(i+1)-t_mini；当满足下列四个不等式中的至少三个不等式时，Δt_i-1≤Δt_i、ΔT_i-1≤ΔT_i、Δt_i≤ΔT_i-1、ΔT_i≤Δt_i，认为环境试验设备达到当前设定温度或湿度稳定状态，唤醒其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点，开始温湿度检测；

在温度或湿度的下降过程中，若T_n≥T_n-1，则进入下一步判断；将温度或湿度的每次波动的最大值t_max1、t_max2、t_max3、……、t_maxn和最小值t_min1、t_min2、t_min3、……、t_minn相减，得到Δt_i＝t_maxi-t_mini,ΔT_i＝t_max(i+1)-t_mini；当满足下列四个不等式中的至少三个不等式时，Δt_i-1≥Δt_i、ΔT_i-1≥ΔT_i、Δt_i≥ΔT_i-1、ΔT_i≥Δt_i，认为环境试验设备达到当前设定温度或湿度稳定状态，唤醒其他带有数据发送功能的温湿度传感器节点，开始温湿度检测；

数据实时存入数据接收模块中，并上传云端服务器，通过云端服务器客户终端及检定员终端可实时观测测试过程；

测试结束后，系统再次进行自校，并运回测试系统，通过标准器对系统进行校准，通过校准后，确定检测规程后，选取相应的数据，出具检测报告。

Images