CN210037988U - 一种非接触式静电传感器组网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种非接触式静电传感器组网系统，包括：至少一台检测设备、通信单元和主机设备；各台检测设备设置在监控范围内的各个节点上，所述检测设备得到的检测数据通过所述通信单元传输到所述主机设备上，所述主机设备的存储单元对检测数据进行实时存储，方便后续进行数据分析处理；其中，每台检测设备包括静电感应单元，用于检测所述检测设备所处环境带电物产生的静电场；所述通信单元采用有线或者无线的通信方式。本实用新型实现了体积小，功耗低，精度高，实用性强，自组网，可大范围多点静电监测。

Description

一种非接触式静电传感器组网系统

技术领域

本实用新型属于静电检测技术领域，尤其涉及一种非接触式静电传感器组网系统。

背景技术

20世纪中期以后，随着电阻率很高的高分子材料如塑料、橡胶等制品的广泛应用和现代生产过程的高速化，使静电可以积聚到很高的程度。同时，静电敏感材料如轻质油品、火药、固态电子器件等生产和使用，使静电造成的危害越来越突出。同时，人体长期在静电辐射下，会使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。在家庭生活当中，静电不仅化纤衣服有，脚下的地毯、日常的塑料用具、油漆家具及至各种家电均可能出现静电现象。静电可吸附空气中大量的尘埃而且带电性越大、吸附尘埃的数量就越多，而尘埃中往往含有多种有毒物质和病菌，轻则刺激皮肤，影响皮肤的光泽和细嫩，重则使皮肤起癍生疮，更严重的还会引发支气管哮喘和心律失常等病症。

由于静电的产生是不可避免的，若产生的静电没有得到及时的泄放，便可能积聚起来。积聚的静电荷构成的电场对周围空间有电场力的作用，可吸引周围微粒而引起灰尘的堆积、纤维纠结及污染污渍等。当然，静电积聚最大的危害还是可产生火花放电，导致火灾、爆炸等严重事故。静电仪对于静电的准确监测具有重要的意义。

现有的静电监测设备大多采用振动电容式、场磨式机械结构，精度低，成本高，体积大，功耗高，功能不全。随着电场检测技术的发展，电场传感器朝着微型化、集成化的方向发展，尤其是基于微纳米技术的电场传感器具有体积小、功耗低、成本低、便于批量制造、易于集成化，采用低功耗的MEMS静电传感单元，能够提高设备测量精度，降低成本，减小体积。此外，现有的静电检测设备没有实时数据存储功能，不利于后续对数据进行分析以采取相应的措施来消除静电；现有的静电监测设备也没有对环境温湿度检测功能，不利于分析不同温度湿度下的静电变化；现有的静电监测设备只是单点作业，没有构成系统组网式的大范围进行检测并且进行上位机查看和控制。

实用新型内容

鉴于上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种非接触式静电传感器组网系统，实现体积小，功耗低，精度高，实用性强，自组网，大范围多点静电监测。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种非接触式静电传感器组网系统，包括：至少一台检测设备、通信单元和主机设备；

各台检测设备设置在监控范围内的各个节点上，检测设备得到的检测数据通过通信单元传输到主机设备上，主机设备的存储单元对检测数据进行实时存储，方便后续进行数据分析处理；其中，

每台检测设备包括静电感应单元，用于检测检测设备所处环境带电物产生的静电场；

通信单元采用有线或者无线的通信方式。

在本实用新型的某些实施例中，检测设备还包括温度控制单元，对检测设备所处环境进行加热或者降温，为检测设备提供合适的工作温度。

在本实用新型的某些实施例中，检测设备还包括温湿度测量单元，对检测设备所处环境进行温度和湿度测量，用于分析不同温湿度环境下静电值的差异，并且为温度控制单元提供控制参数。

在本实用新型的某些实施例中，检测设备还包括时钟单元，采用RTC时钟单元或者采用外部专用时钟芯片，为检测设备记录检测数据的检测时间，为网络通信数据提供时间标记，确保检测数据的准确性和实时性。

在本实用新型的某些实施例中，静电感应单元为基于微机电系统MEMS技术的谐振式电场敏感单元、振动电容式电场敏感单元、音叉式电场敏感单元或光学式电场敏感单元。

在本实用新型的某些实施例中，温度控制单元采用电阻丝加热、电弧加热、水阻加热、电极加热、红外加热、微波加热或电磁感应加热的加热方式，以及风扇吹风、设备开窗的降温方式。

在本实用新型的某些实施例中，温湿度测量单元为分体式的温度测量单元和湿度测量单元或者一体式的温度测量单元和湿度测量单元；其中，温度测量单元采用基于铂热敏电阻或集成电路的温度感应单元，湿度测量单元采用湿敏电容或湿敏电阻的湿度感应单元。

在本实用新型的某些实施例中，非接触式静电传感器组网系统还包括上位机，用于查看主机设备中的检测数据，以及对非接触式静电传感器组网系统进行控制。

在本实用新型的某些实施例中，检测设备还包括外壳，采用泡沫材质加金属膜或者采用金属材质，为静电感应单元、加热单元、温湿度测量单元、时钟单元提供机械保护及保温作用。

在本实用新型的某些实施例中，通信单元采用以下通信方式的一种或多种组合：Zigbee、HC-12、无线电、422有线、LoRa无线、485有线、CAN有线。

从上述技术方案可以看出，本实用新型非接触式静电传感器组网系统至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本实用新型可以实现大范围多点静电实时监测，通过非接触式静电传感器组网系统，实现对静电的高灵敏，高精度测量；

(2)监测数据可以长时间存储，便于后续分析并采取相应解决措施；

(3)本实用新型采用自组网，并且可以通过上位机查看并控制整个系统。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例一种非接触式静电传感器组网系统的组成示意图。

图2是本实用新型第一实施例一种非接触式静电传感器组网系统的检测设备的结构示意图。

图3是本实用新型第二实施例一种非接触式静电传感器组网系统的组成示意图。

图4是本实用新型第三实施例一种非接触式静电传感器组网系统的组成示意图。

图5是本实用新型第四实施例一种非接触式静电传感器组网系统的组成示意图。

图6是本实用新型第五实施例一种非接触式静电传感器组网系统的组成示意图。

【符号说明】

1-静电感应单元；

2-通信单元；

3-外壳；

4-主机设备；

5-检测设备；

6-Zigbee无线通信单元；

7-LoRa无线通信单元；

8-485有线通信单元；

9-CAN有线通信单元；

10-混合通信单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

第一实施例：

在本实施例中，提供了一种非接触式静电传感器组网系统。如图1、2所示，本实用新型非接触式静电传感器组网系统包括至少一个检测设备5、通信单元2和主机设备4。

检测设备5包括：静电感应单元1、温度控制单元、温湿度测量单元、时钟单元以及外壳3。其中，温度控制单元、温湿度测量单元、时钟单元在图中未示出。将各个检测设备5设置在监控范围内的各个节点上，检测得到的检测数据通过通信单元2传输到主机设备4上，主机设备4的存储单元对检测数据进行实时存储，方便后续进行数据分析处理。

其中，静电感应单元1检测每台检测设备5所处环境带电物产生的静电场，是各个检测设备5的核心测量单元，静电感应单元1包括：静电传感器、信号放大解调电路、模数转换芯片和控制芯片，从静电传感器传出的模拟信号通过信号解调放大电路，然后通过模数转换芯片转成数字信号，通过控制芯片对数据进行算法上的处理。静电感应单元1可以基于不同的敏感机理，例如：可以为基于微机电系统(MEMS)技术的谐振式电场敏感单元，或者振动电容式电场敏感单元、音叉式电场敏感单元、光学式电场敏感单元，或其它种类的电场敏感单元。

静电感应单元1监测得到的静电检测数据实时存储到主机设备4的存储单元中，通过电脑等设备取出这些检测数据，然后使用数据分析软件对检测数据进行分析，最后得出对该环境下消除或者减少静电的措施方案，实用性强。

对于温度控制单元，可以采用电阻丝加热、电弧加热、水阻加热、电极加热、红外加热、微波加热、电磁感应加热等加热方式，以及风扇吹风、设备开窗等降温方式。作为每台检测设备5的温度控制单元，当检测设备5所处环境温度极低或者较高时，启动温度控制单元的加热或者降温功能以维持检测设备5在适合的工作温度，为每台检测设备5提供合适的工作环境温度。

对于温湿度测量单元，可以采用分体的温度测量单元和湿度测量单元，也可以采用一体式的温度测量单元和湿度测量单元。温度测量单元可采用基于铂热敏电阻、集成电路或其他原理的温度感应单元，湿度测量单元可采用湿敏电容、湿敏电阻或其他原理的湿度感应单元。具体地，温湿度测量单元可以采用IIC、SPI、USART、单总线通信方式，控制芯片通过发送基本的配置命令来进行初始化，然后通过通信总线来进行温湿度值的读取。

本实用新型使用温湿度测量单元在检测环境静电测量的同时进行温湿度测量，可以通过该数据进行更加全面的分析不同温湿度环境下，静电值的差异，并且实时监测每台检测设备5所处工作环境的温度和湿度，为温度控制单元提供控制参数，确保检测设备5工作在合适的工作环境温度下。

对于时钟单元，可采用控制芯片内置的RTC时钟单元，或者采用外部专用时钟芯片进行时间记录，用于为每台检测设备5记录检测数据的检测时间，为网络通信数据提供时间标记，确保检测数据的准确性和实时性，为数据存储以及后续的数据分析提供更加详细的参考标准。

对于外壳3，可以采用泡沫材质加金属膜，也可采用不锈钢、铝等金属材质。为上述的静电感应单元1、温度控制单元、温湿度测量单元、时钟单元等主要部件提供机械保护及保温作用。

通信单元2用于实现检测设备5与主机设备4之间的数据通信，在本实施例中，通信单元2采用Zigbee无线通信单元6，即采用Zigbee无线通信方式。当然，通信单元2也可以采用HC-12、无线电等无线通信方式，或者422有线通信方式。

主机设备4的存储单元可以采用TF卡、SD卡、EEPROM或其他类型的存储器件；控制芯片采用SPI、SDIO、IIC通信方式与存储单元进行通信，主机设备4按照检测设备号(每台检测设备5具有一个对应的序号，即检测设备号)进行创建文件，并进行数据实时存储，存储数据包括数据采集时间、检测设备号、温度、湿度、静电值等。数据存储具有实时性和准确性。

在本实施例中，非接触式静电传感器组网系统还包括上位机，用于查看主机设备4中的检测数据，以及对非接触式静电传感器组网系统进行控制，比如，可以通过上位机进行选择不同的检测设备5与主机设备4之间的通信方式，应用场合更加方便灵活。

第二实施例：

在本实施例中，提供了一种非接触式静电传感器组网系统。如图3所示，与第一实施例的非接触式静电传感器组网系统相比，本实施例非接触式静电传感器组网系统的区别在于：

通信单元2采用LoRa无线通信单元7，即采用LoRa无线通信方式。

为了达到简要说明的目的，第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

第三实施例：

在本实施例中，提供了一种非接触式静电传感器组网系统。如图4所示，与第一实施例的非接触式静电传感器组网系统相比，本实施例非接触式静电传感器组网系统的区别在于：

通信单元2采用485有线通信单元8，即采用485有线通信方式。

为了达到简要说明的目的，第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

第四实施例：

在本实施例中，提供了一种非接触式静电传感器组网系统。如图5所示，与第一实施例的非接触式静电传感器组网系统相比，本实施例非接触式静电传感器组网系统的区别在于：

通信单元2采用CAN有线通信单元9，即采用CAN有线通信方式。

为了达到简要说明的目的，第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

第五实施例：

在本实施例中，提供了一种非接触式静电传感器组网系统。如图6所示，与第一实施例的非接触式静电传感器组网系统相比，本实施例非接触式静电传感器组网系统的区别在于：

通信单元2采用混合通信单元10，即采用多种通信方式组合的通信形式。例如，主机设备4与第一检测设备的通信方式为Zigbee无线通信方式，主机设备4与第二检测设备的通信方式为485有线通信方式，主机设备4与第三检测设备的通信方式为HC-12无线通信方式。

为了达到简要说明的目的，第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型非接触式静电传感器组网系统有了清楚的认识。本实用新型可以满足实时监控大范围内多点静电的测量，用各个节点的检测设备检测所处环境带电物产生的静电场，通过通信单元将检测数据传输到主机设备，然后通过上位机查看和控制，本实用新型操作控制简单，使用方便。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本实用新型有任何限制，而只是本实用新型实施例的示例。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，包括：至少一台检测设备(5)、通信单元(2)和主机设备(4)；

各台检测设备(5)设置在监控范围内的各个节点上，所述检测设备(5)得到的检测数据通过所述通信单元(2)传输到所述主机设备(4)上，所述主机设备(4)的存储单元对检测数据进行实时存储，方便后续进行数据分析处理；其中，

每台检测设备(5)包括静电感应单元(1)，用于检测所述检测设备(5)所处环境带电物产生的静电场；

所述通信单元(2)采用有线或者无线的通信方式。

2.根据权利要求1所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述检测设备(5)还包括温度控制单元，对所述检测设备(5)所处环境进行加热或者降温，为所述检测设备(5)提供合适的工作温度。

3.根据权利要求2所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述检测设备(5)还包括温湿度测量单元，对所述检测设备(5)所处环境进行温度和湿度测量，用于分析不同温湿度环境下静电值的差异，并且为温度控制单元提供控制参数。

4.根据权利要求3所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述检测设备(5)还包括时钟单元，采用RTC时钟单元或者采用外部专用时钟芯片，为所述检测设备(5)记录检测数据的检测时间，为网络通信数据提供时间标记，确保检测数据的准确性和实时性。

5.根据权利要求1所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述静电感应单元(1)为基于微机电系统MEMS技术的谐振式电场敏感单元、振动电容式电场敏感单元、音叉式电场敏感单元或光学式电场敏感单元。

6.根据权利要求2所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述温度控制单元采用电阻丝加热、电弧加热、水阻加热、电极加热、红外加热、微波加热或电磁感应加热的加热方式，以及风扇吹风、设备开窗的降温方式。

7.根据权利要求3所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述温湿度测量单元为分体式的温度测量单元和湿度测量单元或者一体式的温度测量单元和湿度测量单元；其中，所述温度测量单元采用基于铂热敏电阻或集成电路的温度感应单元，所述湿度测量单元采用湿敏电容或湿敏电阻的湿度感应单元。

8.根据权利要求1所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，还包括上位机，用于查看所述主机设备(4)中的检测数据，以及对所述非接触式静电传感器组网系统进行控制。

9.根据权利要求4所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述检测设备(5)还包括外壳(3)，采用泡沫材质加金属膜或者采用金属材质，为所述静电感应单元(1)、加热单元、温湿度测量单元、时钟单元提供机械保护及保温作用。

10.根据权利要求1所述的非接触式静电传感器组网系统，其特征在于，所述通信单元(2)采用以下通信方式的一种或多种组合：Zigbee、HC-12、无线电、422有线、LoRa无线、485有线、CAN有线。

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