CN207504916U - 一种物联网自动化数据智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物联网自动化数据智能监控系统，包括监控中心、汇聚节点，以及由多个用于物联网数据采集的传感器节点构成的传感器网络；所述传感器节点通过汇聚节点连接监控中心；所述传感器节点包含温度传感器阵列、多路复用开关、模数转换模块、微控制器模块、整流稳压模块、半导体制冷模块、人机交互模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；本实用新型将传统的LED灯管散热控制与移动物联网技术相结合，真正实现了移动物联网监控；通过移动物联网终端无线方式获取被检测LED灯管的数据，方便实用,本实用新型突破了地域的限制，实现了移动远程监控，方便了监控工作；大大的节约了人力。

Description

一种物联网自动化数据智能监控系统

技术领域

本实用新型属于一种移动物联网数据智能监控领域，尤其涉及一种物联网自动化数据智能监控系统。

背景技术

对于LED照明系统来讲，LED在工作过程中只能将一少部分的电能转化成光能，而大部分的能量被转化成了热能。随着LED功率的增大，发热量增多，如果散热问题解决不好，热量集中在尺寸很小的芯片内，使得芯片内部温度越来越高。当温度升高时将造成以下影响：工作电压减少；光强减少；光的波长变长。降低LED驱动器的效率、损伤磁性元件及输出电容器等的寿命，使LED驱动器的可靠度降低。降低LED的寿命，加速LED的光衰。 LED照明系统的散热问题已经成为制约该项技术发展的一个主要障碍。目前，在解决LED照明系统的散热问题上主要采用的方法有：调整LED的间距；合理加大LED与金属芯印制板间距离；打孔方式；安装风扇。这些方法在实际应用中受到许多客观条件的影响，散热效果并不是很理想。

半导体制冷又称热电制冷,是利用半导体材料的Peltier效应。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术,其特点是无运动部件,可靠性也比较高。利用半导体制冷的方式来解决LED照明系统的散热问题，具有很高的实用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种物联网自动化数据智能监控系统，其通过移动物联网终端无线方式获取被检测LED灯管的数据，方便实用,本实用新型突破了地域的限制，实现了移动远程监控，方便了监控工作；大大的节约了人力。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种物联网自动化数据智能监控系统，包括监控中心、汇聚节点，以及由多个用于物联网数据采集的传感器节点构成的传感器网络；所述传感器节点通过汇聚节点连接监控中心；所述传感器节点包含温度传感器阵列、多路复用开关、模数转换模块、微控制器模块、整流稳压模块、半导体制冷模块、人机交互模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；

所述温度传感器阵列依次经过多路复用开关、模数转换模块连接微控制器模块，所述微控制器模块通过整流稳压模块连接半导体制冷模块；

所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；

所述人机交互模块、时钟模块和存储器模块分别与微控制器模块连接；

微控制器模块通过整流稳压模块连接半导体制冷模块，用于根据温度传感器采集的温度参数通过半导体制冷模块降温控制灯管温度至设定正常温度阈值；

所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

作为本发明一种物联网自动化数据智能监控系统的进一步优选方案，所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。

作为本发明一种物联网自动化数据智能监控系统的进一步优选方案，所述整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。

据权利要求1所述的一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：所述监控中心包含GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块、供电模块，所述GPRS数据收发模块、ZigBee通信模块分别与处理器模块连接，所述供电分别与GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块连接，用于提供所需电能。

作为本实用新型一种物联网自动化数据智能监控系统的进一步优选方案，所述温度传感器阵列采用芯片型号为DS18B20的温度传感器组成。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型将传统的LED灯管散热控制与移动物联网技术相结合，真正实现了移动物联网监控；通过移动物联网终端无线方式获取被检测LED灯管的数据，方便实用,本实用新型突破了地域的限制，实现了移动远程监控，方便了监控工作；大大的节约了人力；

2、本实用新型采用温度传感器阵列进行温度采集，大大提高了温度采集的精度；

3、本实用新型采用半导体制冷技术进行控制温度，结构简单、无运动部件、可靠性也比较高；不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染；作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节制冷能力；

4、本实用新型先经过稳压器进行稳压处理，然后再控制半导体制冷模块，大大提高了半导体制冷模块工作的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型传感器节点的系统结构原理图；

图2是本实用新型传感器节点电源模块的结构原理图；

图3是本实用新型传感器节点的升压电路电路图；

图4是本实用新型传感器节点整流稳压模块结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型的具体实施方式如下：

一种物联网自动化数据智能监控系统，包括监控中心、汇聚节点，以及由多个用于物联网数据采集的传感器节点构成的传感器网络；所述传感器节点通过汇聚节点连接监控中心；如图1所示，所述传感器节点包含温度传感器阵列、多路复用开关、模数转换模块、微控制器模块、整流稳压模块、半导体制冷模块、人机交互模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；

所述温度传感器阵列依次经过多路复用开关、模数转换模块连接微控制器模块，所述微控制器模块通过整流稳压模块连接半导体制冷模块；

所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；

所述人机交互模块、时钟模块和存储器模块分别与微控制器模块连接；

微控制器模块通过整流稳压模块连接半导体制冷模块，用于根据温度传感器采集的温度参数通过半导体制冷模块降温控制灯管温度至设定正常温度阈值；

如图2所示，所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

如图3所示，所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。

所述整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。

所述监控中心包含GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块、供电模块，所述GPRS数据收发模块、ZigBee通信模块分别与处理器模块连接，所述供电分别与GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块连接，用于提供所需电能。

所述温度传感器阵列采用芯片型号为DS18B20的温度传感器组成。

如图4所示，所述整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。

所述服务器终端包含GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块、供电模块，所述GPRS数据收发模块、ZigBee通信模块分别与处理器模块连接，所述供电分别与GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块连接，用于提供所需电能。

根据权利要求1所述的一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：所述温度传感器阵列采用芯片型号为DS18B20的温度传感器组成；

本实用新型采用温度传感器阵列进行温度采集，大大提高了温度采集的精度；

本实用新型采用半导体制冷技术进行控制温度，结构简单、无运动部件、可靠性也比较高；不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染；作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节制冷能力。

所述服务器终端包含GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块、供电模块，所述GPRS数据收发模块、ZigBee通信模块分别与处理器模块连接，所述供电分别与GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块连接，用于提供所需电能。

所述数据预处理模块包含依次连接的模数转换器、放大电路模块、滤波电路模块。

所述温度传感器的芯片型号为DS18B20；

其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20，所述所述显示模块采用LCD显示屏，所述ZigBee通信模块的芯片型号为ZM5168。

本实用新型将传统的LED灯管散热控制与移动物联网技术相结合，真正实现了移动视频监控。通过web移动终端无线方式获取视频监控前端的数据，方便实用,本实用新型突破了地域的限制，实现了移动远程监控，方便了监控工作；本实用新型结构简单、无运动部件、可靠性也比较高；不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染；作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节制冷能力；也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态。

依据半导体制冷理论，在半导体制冷系统两端施加一个直流电压就会产生一个直流电流，这会使TEC一端发热另一端制冷。我们称发热的一端为“热端”，制冷的一端为“冷端”，把TEC两端的电压极性对调，电流将反向流动，“热端”与“冷端”也将互换。TEC作为半导体制冷应用中的冷热源，其操作具有可逆性，既可以用来制冷，又可以用于制热。针对解决太阳能LED照明系统散热问题的实际情况，我们选择高集成度的高性能单片机ADUC824作为控制核心，通过软件编程完成对半导体制冷器的控制。

利用直流电通过PN结就可以使热量由高温物体传向低温物体，改变电流的流向就可以很方便的实现制冷和制热的转换。用半导体制冷不用考虑因制冷剂泄漏而导致的环境污染问题，并且整个系统无焊接管路。它是由许多N型和P型半导体颗粒互相排列而成，而N-P之间以一般的导体相连接而形成一完整线路,通常是铜、铝或其他金属导体,最后用两片陶瓷片夹起来。接通直流电源后,电子由负极出发,首先经过P型半导体,在此吸收热量,到了N型半导体,又将热量放出,每经过一个N-P模组,就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成冷热端。

将半导体制冷系统的冷端安装在太阳能LED照明装置内，把热端放在照明系统外部，使得它能与外部环境直接接触。再在照明系统的内部安置一个温度传感器，控制器和温度采样仪器可以通过温度传感器实时得到照明系统内部的温度。最后，将安装好半导体制冷系统和温度传感器的照明系统密闭好，目的是使其不受外界温度影响。先让照明系统工作30分钟，测得内部温度为69.3℃,这时让半导体制冷系统开始工作，经过15分钟的制冷，发现照明系统内部的温度降为39℃。实验证明，半导体制冷系统能很好地解决太阳能LED照明装置的散热问题。

AVR系列单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR单片机保密性能好。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：包括监控中心、汇聚节点，以及由多个用于物联网数据采集的传感器节点构成的传感器网络；所述传感器节点通过汇聚节点连接监控中心；所述传感器节点包含温度传感器阵列、多路复用开关、模数转换模块、微控制器模块、整流稳压模块、半导体制冷模块、人机交互模块、时钟模块、存储器模块和电源模块；

所述温度传感器阵列依次经过多路复用开关、模数转换模块连接微控制器模块，所述微控制器模块通过整流稳压模块连接半导体制冷模块；

所述半导体制冷模块包含依次连接的半导体热端、P型半导体、N型半导体和半导体冷端；

所述人机交互模块、时钟模块和存储器模块分别与微控制器模块连接；

微控制器模块通过整流稳压模块连接半导体制冷模块，用于根据温度传感器采集的温度参数通过半导体制冷模块降温控制灯管温度至设定正常温度阈值；

所述电源模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电源能量管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器；所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容的输入端连接在升压电路和稳压器之间。

2.根据权利要求1所述的一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：所述升压电路包含变换器、电感、稳压管、第一电解电容、第二电解电容、第一电阻和第二电阻，第一电解电容的正极分别连接电感的一端和电能输出接口的输出端，电感的另一端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接稳压管的正极和变换器的输入端，稳压管的负极分别连接第二电解电容的正极、变换器的输出端和开关的常闭端，开关的活动端与第二电阻串联后与充电电路连接，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极、变换器的接地端与地连接。

3.根据权利要求1所述的一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：所述整流稳压模块包含MPU处理单元、可控硅整流单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元、温度反馈单元和电压电流变量反馈单元；

MPU处理单元、脉冲触发控制单元、脉冲触发单元及可控硅整流单元依次连接，温度反馈单元和电压电流变量反馈单元分别与MPU处理单元连接；

所述MPU处理单元根据温度反馈单元所测量的温度值、电压电流变量反馈单元所测量的电压值和电流值，输出调整脉冲触发频率的控制信号和控制脉冲触发控制单元的通断的控制信号。

4.据权利要求1所述的一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：所述监控中心包含GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块、供电模块，所述GPRS数据收发模块、ZigBee通信模块分别与处理器模块连接，所述供电分别与GPRS数据收发模块、处理器模块、ZigBee通信模块连接，用于提供所需电能。

5.根据权利要求1所述的一种物联网自动化数据智能监控系统，其特征在于：所述温度传感器阵列采用芯片型号为DS18B20的温度传感器组成。