CN2929795Y - 智能环境温湿度管理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种智能环境温湿度管理系统。其核心模块是MCU控制单元，RS485通讯模块与MCU控制单元连接进行数据互换；光线检测模块感应外界光线变化，并上传给MCU控制单元来控制背光灯的开关；温度检测模块感应外界温度变化并上传给MCU控制单元计算处理后由控制输出模块发出控制指令；湿度检测模块感应外界湿度变化并上传给MCU控制单元计算处理后由控制输出模块发出控制指令；存储单元连接于MCU控制单元上，用于存储监测过程中的数据；电源模块接入市电经电源检测模块后给系统供电。本实用新型特有的通讯接口可实现局域组网，以及方便对现场的实时监控。

Description

智能环境温湿度管理系统
技术领域
本实用新型涉及一种智能环境温湿度管理系统，系统布线简单，可实现温湿度数据监控的自动调节。
背景技术
在一些对环境温度、湿度要求较高的场合，比如图书馆、档案室、工业生产现场、库房等，需要安装环境温湿度管理系统，用以监测室内空间的温度和湿度，并予以调整，使之达到设计要求。现有技术中，这类监管系统布线不够合理，难以达到理想的管理效果。
发明内容
本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种智能环境温湿度管理系统。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种智能环境温湿度管理系统，其核心模块是MCU控制单元，RS485通讯模块与MCU控制单元连接进行数据互换；光线检测模块感应外界光线变化，并上传给MCU控制单元来控制背光灯的开关；温度检测模块感应外界温度变化并上传给MCU控制单元计算处理后由控制输出模块发出控制指令；湿度检测模块感应外界湿度变化并上传给MCU控制单元计算处理后由控制输出模块发出控制指令；存储单元连接于MCU控制单元上，用于存储监测过程中的数据；电源模块接入市电经电源检测模块后给系统供电。
作为优选，所述温度检测模块中温度感应元件采用一线式数字温度传感器，其温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测量精度可达0.5℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，温度传感器将测得的温度数据通过单总线上传给MCU控制单元。
作为优选，所述湿度检测模块中湿度传感器与TLC555芯片构成湿度与频率信号转换模块，湿度传感器将环境湿度量转换为电容值量，该电容值量通过TLC555芯片电路转换为一个频率信号，再由MCU控制单元对这个频率信号计数并进行相应的数据处理。
作为优选，所述MCU控制单元还外设有显示模块，用于显示MCU控制单元接收和处理后的数据参数；所述MCU控制单元还外设有时钟，为系统提供时间参数。
作为优选，所述MCU控制单元还外设有后备电池，经由电池检测模块后供电给MCU控制单元，后备电池又直接供电给湿度检测模块、温度检测模块、时钟和存储单元。
作为优选，所述MCU控制单元还外设有后备电池按键检测模块和断线报警检测模块。
作为优选，所述MCU控制单元的控制输出模块为三个无源常开输出和一个有源常开输出，其中三个无源常开输出分别控制制冷负载、除湿负载和加湿负载，有源常开输出控制加热负载。
本实用新型是针对市场需求开发的新一代温湿度管理系统，主要用于图书馆、档案室、工业生产现场、楼宇自控和其他重要库房的温度湿度监控记录和组网管理，其特有的通讯接口可实现局域组网，以及方便对现场的实时监控。相对现有技术本实用新型具有以下特点：1、实时采集各温湿度记录的数据及参数；2、可查询、显示、修改各记录的各项参数及控制设备的状态；3、随时可以提取存储的温湿度数据；4、以表格的形式查询某月的温湿度数据；5、以曲线的形式查询某月的温湿度数据；6、可以对全年数据以温湿度区间的形式统计天数；7、可以对全年数据统计最大值最低值及平均值。
附图说明
附图1是本实用新型的一种原理结构示意图；
附图2是本实用新型湿度数据处理的一种原理结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：参看图1，本实用新型的环境温湿度管理系统有RS485通讯模块、光线检测模块、温湿度采样单元、时钟单元、存储单元、电源模块、控制输出模块以及显示和MCU控制等单元组成。
本系统采用RS485通讯，可以非常方便的与微机通讯，微机可以实时的读取下位机的状态信息如：温度值、湿度值以及存储的存储单元的相关历史数据，也可对下位机的一些参数进行设置如：温度上限、温度下限、湿度上限、湿度下限以及系统对时等等，还可以利用485通讯总路线挂接多台仪器，实现局域组网，由微机进行统一管理，组成一个集温湿度采样、控制、记录、数据分析等功能的智能温湿度管理系统，方便对现场的实时监控。
光线检测模块是系统下位机背光灯的一个控制部分。它通过光敏三极管接收外部的光线变化信号，由运放对信号进行滤波和放大，并上传给MCU控制单元，然后由MCU控制背光灯的开启。当外部光线发生变化时，系统下位机背光灯将被开启，并且在光线无变化条件下30秒后自动关闭。这样用户可以使用一些光源对光线接收窗口照射，通过改变光线的强弱来开启背光。当然，用户也可以通过触摸任意按键来唤醒背光灯。
温湿度采样单元是整个系统的重要组成部分。其中温度感应元件采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20，具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测量精度可达0.5℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；它具有检测量程宽、测量精度高、稳定性好的特点。在本系统中温度传感器DS18B20将测得的温度数据通过单总线上传给MCU控制单元，由MCU进行计算处理并将结果送达LCD显示。湿度感应元件为HS1101，基于独特工艺设计的电容元件，专用的固态聚合物结构高精度2％RH；极好的线性输出；1--99％RH湿度量程；-40～100℃的温度工作范围响应时间5秒；湿度输出受温度或防腐蚀性气体影响极小；常温使用无需温度补偿；无需校准电容与湿度变化0.34pf/％RH，典型值180pf@55％RH；长期稳定性及可靠性，年漂移量0.5％RH/年；互换性好，是理想的湿敏元件。系统将HS1101和TLC555芯片共同组成了一个湿度与频率信号转换模块。湿度传感器HS1101将环境湿度量转换为电容值量，其电容量再进一步的通过TLC555及相关电路转换为一个频率信号，由MCU控制单元对这个频率信号计数并进行相应的数据处理，最后将结果送LCD显示。
整个系统的电源部分由这样几个单元组成：开关电源、电源检测单元、后备电池以及电池检测单元。开关电源具有体积小、重量轻、转换效率高等诸多特点，故在本系统中采用开关电源对其供电。电源检测单元采用MAX809为主控芯片。MAX809是一种单一功能的微处理器复位芯片，用于监控微控制器和其他逻辑系统的电源电压。它可以在上电、掉电和节电情况下向微控制器提供复位信号。当电源电压低于预设的门槛电压时，器件会发出复位信号，直到在一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压为止。这样就保证了MCU控制单元以及整个系统的正常工作。本系统设有后备电池，当系统断电时，后备电池对系统提供电源，每4小时唤醒MCU一次，测量环境温湿度值并将这些数据保存到串行存储器芯片M24C64，供下次系统来电时的数据查看。而电池检测电路用于对电池电量进行检测，当电池电量不足时，它会发出相应的报警信号。
存储器选用M24C64串行E2PROM，用于存储各种设置参数以及温度、湿度值。M24C64有64K的存储空间，足可以记录至少500天的温湿度历史数据。系统的时间由实时时钟芯片RX-8025提供。
LCD显示是进行人机交互的一个重要渠道。采用HT1621B驱动液晶屏显示，并加背光功能，便于在光线不足的情况下查看数据。HT1621B是带串行接口的RAM映射型32*4点LCD驱动与控制芯片。
控制输出部分：采用四个继电器，其中三个为无源常开输出，分别用于控制制冷负载、除湿负载和加湿负载；加热负载为有源常开输出。断线报警检测单元：当仪器出现异常，比如传感器出错、串行时钟及串行存储器异常等，或者正在工作的负载出现断线情况时，系统向MCU发送一个电信号，MCU经过处理后给出一个出错信号，以报警符号显示在液晶屏上，并输出断电器闭合信号，及时提醒相关人员进行故障排除。
系统的核心部分MCU选用ATMEL公司的ATmega32L芯片。ATmega32L是一个高性能、低功耗的8位AVR处理器，内部集成了32K flash ROM和1KE2PROM，还有2K的SRAM。ATmega32L主要负责对周围器件的控制以及对相关数据的读取并其进行计算和处理。
本系统可单机投入使用，结合微机进行综合管理效果更佳。
最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能环境温湿度管理系统，其特征在于系统的核心模块是MCU控制单元，RS485通讯模块与MCU控制单元连接进行数据互换；光线检测模块感应外界光线变化，并上传给MCU控制单元来控制背光灯的开关；温度检测模块感应外界温度变化并上传给MCU控制单元计算处理后由控制输出模块发出控制指令；湿度检测模块感应外界湿度变化并上传给MCU控制单元计算处理后由控制输出模块发出控制指令；存储单元连接于MCU控制单元上，用于存储监测过程中的数据；电源模块接入市电经电源检测模块后给系统供电。
2.根据权利要求1所述的智能环境温湿度管理系统，其特征在于所述温度检测模块中温度感应元件采用一线式数字温度传感器，其温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测量精度可达0.5℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，温度传感器将测得的温度数据通过单总线上传给MCU控制单元。
3.根据权利要求1所述的智能环境温湿度管理系统，其特征在于所述湿度检测模块中湿度传感器与TLC555芯片构成湿度与频率信号转换模块，湿度传感器将环境湿度量转换为电容值量，该电容值量通过TLC555芯片电路转换为一个频率信号，再由MCU控制单元对这个频率信号计数并进行相应的数据处理。
4.根据权利要求1或2或3所述的智能环境温湿度管理系统，其特征在于所述MCU控制单元还外设有显示模块，用于显示MCU控制单元接收和处理后的数据参数；所述MCU控制单元还外设有时钟，为系统提供时间参数。
5.根据权利要求1或2或3所述的智能环境温湿度管理系统，其特征在于所述MCU控制单元还外设有后备电池，经由电池检测模块后供电给MCU控制单元，后备电池又直接供电给湿度检测模块、温度检测模块、时钟和存储单元。
6.根据权利要求1或2或3所述的智能环境温湿度管理系统，其特征在于所述MCU控制单元还外设有后备电池按键检测模块和断线报警检测模块。
7.根据权利要求1或2或3所述的智能环境温湿度管理系统，其特征在于所述MCU控制单元的控制输出模块为三个无源常开输出和一个有源常开输出，其中三个无源常开输出分别控制制冷负载、除湿负载和加湿负载，有源常开输出控制加热负载。
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