CN210089749U - 一种分布式温湿度检测与改善系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式温湿度检测与改善系统，包括若干个下位机，若干个下位机分别布设在待测区域各个温湿度检测点；下位机包括第一处理器、第一无线传输模块及温湿度检测模块，第一无线传输模块和温湿度检测模块均与第一处理器连接；第一无线传输模块用于将采集到的当前环境的温度和湿度数据发送至上位机；上位机对接收到的温度和湿度数据进行汇总，并以图表的形式显示；上位机与用户终端连接，用户终端与改善装置连接；本实用新型通过下位机中的温湿度采集模块节点采集室内环境数据，通过无线网络传输方式传输至上位机界面，用户根据实时环境情况或自身喜好达到了调节室内环境的目的；本实用新型可靠性高、传输距离远，维护方便。

Description

一种分布式温湿度检测与改善系统

技术领域

本实用新型属于温湿度检测技术领域，特别涉及一种分布式温度检测与改善系统。

背景技术

随着科学技术、生产条件、生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内办公人员的增加，室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。温湿度作为室内环境舒适与否的一个重要参数，影响着人们的身心健康。据统计，人的一生平均90％的时间在室内度过，室内作为现代人类最主要的活动场所之一，其环境品质与人类健康息息相关；也由此造成的病态建筑综合症、现代都市病(头痛、恶心疲乏、失眠、记忆力衰退)、皮肤、粘膜有刺激感(眼红、流泪、咽干)及呼吸紊乱等问题也越来越突出。同时，频繁出现的极端天气还加大了室内温湿度的波动范围，与人类生活所需最佳温湿度不相适宜，影响了人们的生活。因此，对室内温湿度进行实时监测并改善对营造良好的生活环境来说尤为重要。目前，现有的温湿度检测设备具有数据传输率高和抗干扰能力强等有点，但设备维护难度大，现场铺设线缆成本高，无法大范围推广应用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种分布式温湿度检测与改善系统，以解决现有的温湿度检测设备维护难度大，现场铺设线缆成本高的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种分布式温湿度检测与改善系统，包括若干个下位机、上位机、用户终端及改善装置；若干个下位机分别布设在待测区域各个温湿度检测点；

下位机包括第一处理器、第一无线传输模块及温湿度检测模块，第一无线传输模块和温湿度检测模块均与第一处理器连接；温湿度检测模块用于检测当前环境的温度和湿度，第一无线传输模块用于将采集到的当前环境的温度和湿度数据发送至上位机；

上位机用于接收下位机传输的当前环境的温度和湿度数据，对接收到的温度和湿度数据进行汇总，并以图表的形式显示；上位机与用户终端连接，用户终端与改善装置连接；用户终端用于查看室内环境温湿度信息，并向改善装置发出动作指令；改善装置用于调节室内环境。

进一步的，还包括红外转发模块，红外转发模块设置在用户终端和改善装置之间，红外转发模块用于接收用户终端发射的用于调节改善装置的射频信号，并将该射频信号转化为红外信号，传输至改善装置。

进一步的，下位机还包括第一显示模块和第一存储模块，第一显示模块和第一存储模块均与第一处理器连接，第一显示模块用于显示单个温湿度检测点采集的当前环境的温度和湿度；第一存储模块用于存储温湿度检测模块采集的温度及湿度数据信息。

进一步的，第一显示模块采用LCD1602液晶显示屏。

进一步的，上位机包括第二处理器、第二无线传输模块、第二显示模块及第二存储模块，第二无线传输模块、第二显示模块及第二存储模块均与第二处理器连接；第二无线传输模块与第一无线传输模块建立连接，第二显示模块用于显示待测区域内各个温湿度检测点采集的当前环境的温度和湿度数据信息；第二存储模块用于存储待测区域内各个温湿度检测点采集的当前环境的温度和湿度数据信息。

进一步的，第一处理器和第二处理器为单片机，单片机的型号为AT89C52。

进一步的，温湿度检测模块采用型号为SHT11型温湿度传感器。

进一步的，第一无线传输模块和第二无线传输模块均采用nRF905型无线传输模块。

进一步的，第一无线传输模块采用RS232型通讯模块和上位机进行连接，进而实现通讯。

进一步的，红外转发模块采用型号为POLYHOME的红外转发器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型一种分布式温湿度检测与改善系统，以室内环境为平台，通过下位机中的温湿度采集模块节点采集室内环境数据，通过无线网络传输方式传输至上位机界面，用户根据实时环境情况或自身喜好达到了调节室内环境的目的；本实用新型所述的分布式温湿度检测与改善系统具备高智能化、自动化、人性化的特点，拥有可靠性高、传输距离远、维护方便等优点。

进一步的，通过在红外转发模块与改善装置之间设置红外转换模块，采用红外转换模块实现了对改善装置进行远程调控。

进一步的，采用型号为nRF905型无线传输模块建立无线局域网络进行数据传输，传输速度快、传输的有效距离长，能够和各种802.11的DSSS设备兼容，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。

进一步的，显示模块采用LCD1602型液晶显示器，LCD1602型液晶显示器能够同时显示32个字符，同时可提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等。LCD1602型液晶显示器具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的优点。

进一步的，SHT11温湿度传感器具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性；温度测量范围为-40～123.8℃，精度为±0.01℃；湿度测量范围为0～100％RH，精度为±0.03％；具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。

进一步的，上位机与下位机通过nRF905无线传输模块进行数据传输，实现了非实时数据传输方式，当下位机接收端接收到数据后，首先存储在片内存储器内，然后外部控制器采用中断或查询的方式接受数据；非常适合于低功耗、低成本的系统设计。

进一步的，通过采用RS232型通讯模块的串口协议将采集到的温湿度信息实时显示上位机；采用串口无线模块，不需要施工，也不要布线，能大大节省材料和人工成本，安装十分方便，基本上是无缝连接，所以该模块应用十分地广泛。

附图说明

图1为本实用新型所述的温湿度检测与改善系统整体结构框图；

图2为本实用新型所述的温湿度检测与改善系统中的下位机结构框图；

图3为本实用新型所述的温湿度检测与改善系统中的上位机结构框图；

图4为本实用新型所述的温湿度检测与改善系统中的无线传输电路图；

图5为本实用新型所述的温湿度检测与改善系统的系统架构示意图。

其中，1 下位机，2 上位机，3 用户终端，4 红外转发模块，5 改善装置；11 第一处理器，12 第一无线传输模块，13 温湿度检测模块，14 第一显示模块，15 第一存储模块；21第二处理器，22 第二无线传输模块，23 第二显示模块，24 第二存储模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行解释和说明，但下述仅为实用新型的优选实施例，并非全部。基于具体实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

参考附图1-5所示，本实用新型所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，包括若干个下位机1、上位机2、用户终端3、红外转发模块4及改善装置5；

若干个下位机1的硬件配置相同，分别布设在待测区域各个温湿度检测点；每个下位机1均与上位机2之间建立串口通讯连接，上位机2与用户终端3之间建立通讯连接，用户终端3与改善装置5之间建立通讯连接。

下位机1用于采集待测区域内各温湿度监测点的温湿度信息，并将采集到的温湿度信息传送至上位机2；上位机2用于接收各个下位机1传送的各温湿度监测点的温湿度信息，将接收到的温度和湿度数据信息汇总，采用图标或图形等形象化处理，并将处理后的结果传送至用户终端3；用户终端3用于接收汇总及形象化处理后的温湿度信息，并通过红外转发模块4向改善装置5发送调节动作指令；用户终端3将远程调控改善装置4的射频信号发送至红外转发模块5，红外转发模块5将接收到的用于调控改善装置4的射频信号，转化为红外信号发送至改善装置4，实现用户终端3对改善装置4的远程调控；改善装置4为环境净化装置，用于对室内温湿度进行调节；改善装置4包括可使用红外遥控的空调、加湿器、空气净化器或换气扇等外部设备。

参考附图2所示，本实用新型中的下位机1包括第一处理器11、第一无线传输模块12、温湿度检测模块13、第一显示模块14及第一存储模块15，第一无线传输模块12、温湿度检测模块13、第一显示模块14及第一存储模块15均与第一处理器11建立连接。

第一处理器11采用单片机，第一处理器11通过串口与各个子模块进行连接，以实现数据的采集、显示和传输功能；

下位机1的工作原理：温湿度检测模块13用于采集当前环境对应检测点的温度和湿度数据信息，并将采集到的温度和湿度数据信息传送至第一处理器11；第一处理器11接收采集到的当前环境对应检测点的温度和湿度数据信息后，对温度和湿度数据信息进行汇总，将汇总后该检测点的温度和湿度数据信息传输至第一存储模块15进行存储；第一显示模块14用于显示对应检测点的实时温度和湿度信息；第一无线传输模块12用于与上位机2建立连接，用于将第一处理器11汇总后的温度和湿度数据信息传输至上位机2。

上位机2和下位机1之间通过串口协议通信进行数据传输，为避免由多个下位机1的第一无线传输模块12传输数据时发生紊乱造成上位机1汇总、处理无效数据；本实用新型中上位机2与下位机1之间采用主从式通信，即以上位机2作为主控节点，主控节点的优先级与结点标识符相对应，主控节点的命令及信息的发送通过外部设置约定实现；各个下位机1的第一处理器11作为从控节点，通过串口实时检测上位机2发送的命令，当上位机2对某一下位机1发出操作指令后，该下位机1将把在其处理器的统一调配下采集并存储到的数据传输给上位机2。

参考附图3所示，本实用新型中的上位机2包括第二处理器21、第二无线传输模块22、第二显示模块23及第二存储模块24；第二无线传输模块22、第二显示模块23及第二存储模块24均与第二处理器21建立连接。优选的，上位机2采用PC机。

上位机的工作原理：通过第二无线传输模块22与第一无线传输模块12建立通讯连接，第二处理器21接收下位机1采集的温度和湿度数据信息，第二处理器21对接收到的温度和湿度数据信息进行表格或图像化处理后，一方面传输至第二显示模块23进行显示，另一方面存储至第二存储模块24中。

优选的，本实用新型中的第一处理器11采用型号为AT89C52型单片机，AT89C52型单片机具有高性能、低成本及低功耗的特点，AT89C52型单片机作为控制核心，通过I/O端口与各个模块进行连接，能够快速、高效地完成数据交换和控制指令下达，协调好各个模块工作；AT89C52型单片机内含可反复擦写的Flash只读程序存储器和随机存取数据存储器。

优选的，本实用新型中的第一无线传输模块12和第二无线传输模块22均采用nRF905型无线传输模块的芯片，nRF905型无线传输模块的芯片是低于1GHZ无线数传芯片，工作电压为1.9～3.6V，主要工作于433MHz、868MHz和915MHz的ISM频段；芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，nRF905型无线传输模块的输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF905型无线传输模块采用非实时数据传输方式，当接收端接收到数据后，首先存储在片内存储器内，然后外部控制器采用中断或查询的方式接受数据；nRF905型无线传输模块非常适合于低功耗、低成本的系统设计。

优选的，温湿度检测模块13采用SHT11型温湿度传感器，SHT11型温湿度传感器设置有I²C接口，SHT11型温湿度传感器的I²C接口与AT89C52型单片机的I/O口，温湿度传感器13独立分装；SHT11型温湿度传感器是温湿度传感器家族中的贴片封装系列，SHT11型温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。SHT11型温湿度传感器的温度测量范围为-40～123.8℃，精度为±0.01℃；湿度测量范围为0～100％RH，精度为±0.03％。SHT11型温湿度传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。SHT11型温湿度传感器芯片在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，用于内部的信号校准。SHT11型温湿度传感器具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。

优选的，第一显示模块14均采用LCD1602液晶显示屏；LCD1602液晶显示屏是一种工业字符型液晶，能够同时显示32个字符；LCD1602液晶显示屏的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制从而显示出图形。LCD1602液晶显示屏可以提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等。LCD1602液晶显示屏具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的优点。

优选的，红外转发模块4采用POLYHOME型红外转发器，利用POLYHOME型红外转发器可以把用户终端3发送的射频信号转发为红外信号的功能，实现远距离控制改善装置5。其主要包括红外学习、红外发射和无线接收模块。利用POLYHOME型红外转发器可以把用户终端3发送的射频信号转发为红外信号的功能，实现远距离控制改善装置5。POLYHOME型红外转发器可红外遥控空旷地达200平方米，适用性强；并通过其红外学习模块，学习新的红外指令并进行储存，扩展控制设备数量。具体的，分布式温湿度检测与改善系统采用POLYHOME型号的红外转发器用于接收指令并对净化装置加以调控。该红外转发器内嵌信号收发模块，信号强，传输稳定，全无线控制。可把中央主控系统下达的射频信号转发为红外信号，实现远距离控制净化装置。POLYHOME可红外遥控空旷地达200平方米，比较适合普通用户的需要。并可通过红外学习模块，学习新的红外指令并进行储存，扩展控制设备数量。

优选的，第一无线传输模块12和第二无线传输模块22之间采用RS232型通讯模块进行通讯，RS232型通讯模块的串口协议来实现下位机1和上位机2之间的无线通信，不需要施工，也不要布线，能大大节省材料和人工成本，安装十分方便，基本上是无缝连接，所以该模块应用十分地广泛。

本实用新型的工作过程为：

首先，分布式温湿度检测与改善系统通过下位机1中的温度检测模块13对室内各检测点的温湿度进行实时监测，并将温度检测模块13采集到的温湿度信息通过无线通讯方式传输至上位机；当有某个检测点的温湿度指标不符预设阈值，上位机2的控制界面发出警报；采用户终端则通过远程调控将射频信号发送至红外转发模块5，红外转发模块5继而将射频信号转外红外信号，自动控制相关改善装置6，对室内温湿度进行改善。

此外，分布式温湿度检测与改善系统可实时将所测数据将通过无线通讯的方式传送至用户终端3，在用户终端3上以表格或者图像的形式呈现在用户的面前，结合所提供的建议阈值，用户可以根据自己的喜好自主设定室内环境各项指标阈值。

以下对本实用新型做进一步详细说明。

一种分布式温湿度检测与改善系统，包括下位机1、上位机2、用户终端3、红外转发模块4及改善装置5；上位机2通过第二无线传输模块22接收下位机1采集到的温度和湿度等信息，并利用串口协议将不同监测点的下位机1节点采集的温湿度信息实时显示在上位机2的显示界面上，当温湿度超出设定阈值时，上位机2发出警报提示，然后采用用户终端3可以通过远程遥控红外转发模块4继而调控相关改善装置5使室内温湿度达到最佳状态。

下位机1主要分布在温湿度的采集现场，下位机1中的温湿度检测模块13用于实时检测检测点的温湿度值，并将采集到的温湿度数据传输至第一处理器11，第一显示模块14用于实时显示检测点各自采集的温湿度值；同时，下位机1中的第一无线传输模块12以无线载波的形式将采集到的温湿度信息传输给上位机2。

具体的，分布式温湿度检测与改善系统以室内环境为平台，对改善装置，例如家居电器及家电设备为控制对象，利用先进的计算机技术、网络通信技术、自动控制技术将检测与改善设施进行高效集成，构建高效的控制管理系统。温湿度检测模块13节点采集室内环境数据，经过通讯模块将温湿度数据上传到上位机2的主控界面。用户根据实时环境情况或自己的喜好，通过红外转发器控制相应改善装置，达到调节室内环境的目的。

本实用新型所述的系统中nRF905型数据无线传输模块的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP的设置来决定，nRF905采用串行外设设备接口SPI与单片机链接。当AT89C52单片机对nRF905进行读、写操作时，则通过CSN引脚由高电平到低电平跳变使nRF905芯片处于工作状态。nRF905内部自带通信协议，故实现对nRF905模块的有效初始配置及CPU与nRF905之间SPI通信便可与nRF905进行SPI通信。因为单片机不具备SPI接口，故拟采用AT89C52单片机的I/O口模拟SPI接口。

相比于有线传输方式，无线传输的优势更加明显，采用型号为nRF905型无线传输模块建立无线局域网络进行数据传输，不仅传输速度快、传输的有效距离长，而且能够和各种802.11的DSSS设备兼容，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。

本实用新型是一种分布式温湿度检测与改善系统，上位机与下位机通过nRF905无线传输模块进行数据传输，并通过RS232型通讯模块的串口协议将采集到的温湿度信息实时显示用户终端3上；采用红外转换器接收射频信号并对改善装置5进行调控。各个装置均采用模块化封装，各模块之间通过占用I/O口进行并口通讯，诸多模块均能即插即用，使得连接的构建简单、快捷，不受地形限制，一旦模块间出现问题，方便及时检查、更换，系统稳定性好、环境适应性强。

进一步的，进行物联网的搭建，各模块间采用串口相连接，使连接结构构建快捷、简单。检测模块与其对应的改善装置独立连接，互不干涉，相辅相成，可实现单一环境因素的改善也可调控整体家居环境，增加了整个系统的适应性与实用性。传输模块间进行连接时采用秘钥技术，使得传输数据安全可靠，维护用户隐私权。同时，为了更好的为用户服务，增强用户体验感，拟设计一款手机APP,用于便于用户实时查看室内环境温湿度并发出指令。

综上所述，本实用新型易于拆卸和安装，从而方便设备的增加和替换，操作简单、智能化。

本实用新型的各个装置均采用模块化封装，并对每个模块进行了防水处理；易于拆卸、安装，从而方便设备的增加和替换。本实用新型将“物”和“网”连接，集监测和改善于一体，全方位，多角度，实时有效的为用户舒适的居住环境保驾护航。本实用新型所述的分布式温湿度检测与改善系统具备高智能化、自动化、人性化的特点，拥有可靠性高、传输距离远、维护方便等优点。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，包括若干个下位机(1)、上位机(2)、用户终端(3)及改善装置(5)；若干个下位机(1)分别布设在待测区域各个温湿度检测点；

下位机(1)包括第一处理器(11)、第一无线传输模块(12)及温湿度检测模块(13)，第一无线传输模块(12)和温湿度检测模块(13)均与第一处理器(11)连接；温湿度检测模块(13)用于检测当前环境的温度和湿度，第一无线传输模块(12)用于将采集到的当前环境的温度和湿度数据发送至上位机(2)；

上位机(2)用于接收下位机(1)传输的当前环境的温度和湿度数据，对接收到的温度和湿度数据进行汇总，并以图表的形式显示；上位机(2)与用户终端(3)连接，用户终端(3)与改善装置(5)连接；用户终端(3)用于查看室内环境温湿度信息，并向改善装置发出动作指令；改善装置(5)用于调节室内环境。

2.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，还包括红外转发模块(4)，红外转发模块(4)设置在用户终端(3)和改善装置(5)之间，红外转发模块(4)用于接收用户终端发射的用于调节改善装置的射频信号，并将该射频信号转化为红外信号，传输至改善装置(5)。

3.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，下位机(1)还包括第一显示模块(14)和第一存储模块(15)，第一显示模块(14)和第一存储模块(15)均与第一处理器(11)连接，第一显示模块(14)用于显示单个温湿度检测点采集的当前环境的温度和湿度；第一存储模块(15)用于存储温湿度检测模块(13)采集的温度及湿度数据信息。

4.根据权利要求3所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，第一显示模块(14)采用LCD1602液晶显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，上位机(2)包括第二处理器(21)、第二无线传输模块(22)、第二显示模块(23)及第二存储模块(24)，第二无线传输模块(22)、第二显示模块(23)及第二存储模块(24)均与第二处理器(21)连接；第二无线传输模块(22)与第一无线传输模块(12)建立连接，第二显示模块(23)用于显示待测区域内各个温湿度检测点采集的当前环境的温度和湿度数据信息；第二存储模块(24)用于存储待测区域内各个温湿度检测点采集的当前环境的温度和湿度数据信息。

6.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，第一处理器(11)和第二处理器(21)为单片机，单片机的型号为AT89C52。

7.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，温湿度检测模块(13)采用型号为SHT11型温湿度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，第一无线传输模块(12)和第二无线传输模块(22)均采用nRF905型无线传输模块。

9.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，第一无线传输模块(12)采用RS232型通讯模块和上位机(2)进行连接。

10.根据权利要求1所述的一种分布式温湿度检测与改善系统，其特征在于，红外转发模块(4)采用型号为POLYHOME的红外转发器。

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