建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種建筑物理環(huán)境檢測(cè)裝置。建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，分為傳感器端、主機(jī)端、服務(wù)器端三部分；主機(jī)端負(fù)責(zé)從傳感器端獲取采集到環(huán)境數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地TF卡中，并適時(shí)地將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器中，傳感器為智能傳感器，包括溫濕度傳感器、照度傳感器、風(fēng)速傳感器；每個(gè)傳感器中都配有8位單片機(jī)作為控制器并植入了標(biāo)準(zhǔn)Modbus工業(yè)總線的從機(jī)協(xié)議棧，主機(jī)端運(yùn)行了一套精簡(jiǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)，并植入了Modbus主機(jī)協(xié)議棧，與傳感器互聯(lián)；按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，總線上最多可以容納255個(gè)從機(jī)，即一套系統(tǒng)最多能夠懸掛255個(gè)傳感器同時(shí)工作。本發(fā)明主要應(yīng)用于用電監(jiān)控。
【專利說(shuō)明】建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑物理環(huán)境檢測(cè)裝置，特別是涉及一種智能化控制，高效、精確、可同時(shí)檢測(cè)風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境、光環(huán)境等多個(gè)參數(shù)的建筑物理環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加速，建筑物理環(huán)境越來(lái)越受到各方面的重視。溫度、濕度、通風(fēng)、采光、照明等條件不僅決定著建筑的可用性與舒適性，同時(shí)也是建筑評(píng)價(jià)的核心條件。尤其是近年來(lái)綠色建筑理念的普及和推廣，建筑物理環(huán)境舒適度作為綠色建筑評(píng)價(jià)的重要組成部分，如何對(duì)建筑的風(fēng)、光、熱、濕參數(shù)進(jìn)行科學(xué)、高效、精確測(cè)量已成為亟待解決的問(wèn)題。
[0003]同時(shí)，對(duì)于歷史保護(hù)性建筑，尤其是古建筑彩畫，對(duì)自然環(huán)境變化最為敏感，極易受到侵蝕與破壞。尤其是近年來(lái)隨著城市建設(shè)的大規(guī)模進(jìn)行，古建筑所處的生態(tài)環(huán)境也隨之發(fā)生了巨大改變，其對(duì)彩畫的影響程度也日益加大，使彩畫產(chǎn)生開裂、褪色、粉化的現(xiàn)象。如何確定風(fēng)速、風(fēng)壓、光照、溫度、濕度等自然環(huán)境因素對(duì)彩畫色度、明度、彩度等影響，是另一項(xiàng)備受關(guān)注的問(wèn)題。
[0004]目前與本申請(qǐng)最接近的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0005]1.“一種室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法”(專利號(hào)CN201310565687)，該發(fā)明公開了一種建筑物室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括空氣環(huán)境檢測(cè)采集器用于采集匯總建筑物室內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，采集室內(nèi)顆粒物、化學(xué)污染物、微生物污染物、放射性污染物、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)；綠色建筑環(huán)境管理模塊與空氣環(huán)境檢測(cè)采集器對(duì)接實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，生成空氣質(zhì)量報(bào)告；空氣凈化器凈化空氣指令；新風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行通風(fēng)調(diào)節(jié)指令；空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行溫濕度調(diào)節(jié)指令；此發(fā)明還提供了一種建筑物室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法。該專利主要針對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，不能檢測(cè)風(fēng)、光、熱、濕等建筑物理環(huán)境指標(biāo)。
[0006]2.“室溫及環(huán)境監(jiān)測(cè)器”(專利號(hào)CN201320415166)，此實(shí)用新型提供了一種室溫及環(huán)境監(jiān)測(cè)器。該監(jiān)測(cè)器包括單片機(jī)以及與所述單片機(jī)均相接的溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器、無(wú)線通信模塊、顯示模塊和蜂鳴器。本實(shí)用新型可通過(guò)相應(yīng)傳感器對(duì)室內(nèi)的溫度、濕度、某種有害氣體的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，之后由單片機(jī)將傳感器所采集到的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)無(wú)線通信模塊定時(shí)上傳至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；單片機(jī)還可將所接收到的檢測(cè)信號(hào)與其內(nèi)所設(shè)定的各參數(shù)的上限值進(jìn)行比較，當(dāng)某一檢測(cè)信號(hào)超限時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。人們可在遠(yuǎn)程終端根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)的措施，使室內(nèi)溫度保持在正常溫度范圍內(nèi)，從而可減少投訴現(xiàn)象的發(fā)生，降低供暖管網(wǎng)的運(yùn)行成本，使人們生活在一個(gè)健康的環(huán)境中。該專利主要針對(duì)室內(nèi)溫度和空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用于采暖控制和空氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，不適用于室外環(huán)境，同時(shí)不能監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)壓、照度、亮度、濕度等物理環(huán)境信息。
[0007]3.“環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”(專利號(hào)CN201310499716)，本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中，該環(huán)境監(jiān)測(cè)方法包括:預(yù)先存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)人員對(duì)應(yīng)的通信信息；接收采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)置的與該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的設(shè)置閾值進(jìn)行比較，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出與其對(duì)應(yīng)的設(shè)置閾值，則將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及比較的結(jié)果按照通信信息發(fā)送給通信信息對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)人員。本發(fā)明的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠在采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出設(shè)定的設(shè)置閾值后，自動(dòng)通知監(jiān)測(cè)人員。該發(fā)明是一種環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)限值的對(duì)比預(yù)警方法，用于在監(jiān)測(cè)值超出設(shè)定的設(shè)置閾值后，自動(dòng)通知監(jiān)測(cè)人員，而不是一種具體的物流環(huán)境檢測(cè)技術(shù)。
[0008]4.“水污染源在線動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)”(專利號(hào)CN101021543B)，本發(fā)明是關(guān)于測(cè)量。一種水污染源在線動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)方法，包含在最低流量條件下按規(guī)定的時(shí)間間隔啟動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行分析測(cè)定和留樣。在監(jiān)測(cè)中，若測(cè)得超標(biāo)排污指標(biāo)，則自行進(jìn)入超標(biāo)時(shí)控監(jiān)測(cè)、且在后次監(jiān)測(cè)的參數(shù)大于前次監(jiān)測(cè)時(shí)留樣。解決在線監(jiān)測(cè)的頻率隨排放的工業(yè)廢水的流量變化和污染濃度的變化而自動(dòng)改變，以達(dá)到符合排污實(shí)際狀態(tài)的監(jiān)測(cè)的技術(shù)問(wèn)題。該發(fā)明是針對(duì)水資源污染問(wèn)題進(jìn)行研宄，監(jiān)測(cè)排污實(shí)際狀態(tài)，不能用于建筑物理環(huán)境監(jiān)測(cè)。
[0009]5.侯文芳薛平等.《莫高窟第217窟微環(huán)境監(jiān)測(cè)分析》.敦煌研宄.2007年05期.文章通過(guò)對(duì)莫高窟第217窟內(nèi)的微環(huán)境監(jiān)測(cè)，對(duì)該窟一年來(lái)溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和空氣交換率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析研宄，大致闡明了第217窟文物保存的環(huán)境現(xiàn)狀及變化規(guī)律。該文章側(cè)重于微環(huán)境對(duì)文物影響方面的研宄，而且是采用傳統(tǒng)的人員手持儀器逐點(diǎn)、逐項(xiàng)進(jìn)行檢測(cè)，然后人工記錄數(shù)據(jù)，存在效率低、參數(shù)少、存在人為誤差等問(wèn)題。
[0010]6.“基于遙控車載平臺(tái)的居住區(qū)夜間光環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)”(專利號(hào)CN201010195723)，一種基于遙控車載平臺(tái)的居住區(qū)夜間光環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，有設(shè)置在檢測(cè)車上的升降機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)云臺(tái)安裝在旋轉(zhuǎn)云臺(tái)上的圖像采集單元內(nèi)，設(shè)置在檢測(cè)車前端的車載前端運(yùn)行狀況采集單元，設(shè)置在檢測(cè)車上的車載控制單元和車載天線，以及遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)單元和控制天線，車載控制單元通過(guò)車載天線和控制天線接收遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)單元所發(fā)出的控制信號(hào)分別控制:檢測(cè)車實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)；升降機(jī)構(gòu)自動(dòng)升降高度；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)；圖像采集單元將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；車載前端運(yùn)行狀況采集單元實(shí)時(shí)連續(xù)采集近地面照度傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。本發(fā)明能夠精確快速測(cè)量照度、亮度、色度、眩光等多個(gè)檢測(cè)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控測(cè)量，避免因夜間光線較暗，道路車輛對(duì)人員造成的安全威脅。該專利只能監(jiān)測(cè)照度等光環(huán)境的指標(biāo)，不能對(duì)風(fēng)速、溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0011]7.“一種基于遙控車載平臺(tái)的居住區(qū)夜間光環(huán)境檢測(cè)方法”(專利號(hào)CN201010537764)，本發(fā)明的基于遙控車載平臺(tái)的居住區(qū)夜間光環(huán)境檢測(cè)方法，首先，在功能上完全滿足基于遙控車載平臺(tái)的居住區(qū)夜間光環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的使用要求，本發(fā)明的控制方法與硬件系統(tǒng)中檢測(cè)平臺(tái)、操控單元、傳輸單元和檢測(cè)設(shè)備要一一對(duì)應(yīng)，滿足各項(xiàng)硬件使用功能；其次，有很好的交互性，和各個(gè)硬件單元的下位機(jī)軟件相匹配，以便固件程序能夠?qū)崟r(shí)接收并執(zhí)行上位機(jī)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)來(lái)的指令，最終達(dá)到用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)無(wú)線控制各個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行工作；最后，通過(guò)工作界面，工作人員能夠快速、方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行操作。此方法只是對(duì)居住區(qū)夜間光環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，不能監(jiān)測(cè)風(fēng)速、溫濕度等指標(biāo)。
[0012]目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域尚存在如下問(wèn)題:
[0013]1.現(xiàn)有技術(shù)都只針對(duì)某一方面參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有害氣體對(duì)空氣質(zhì)量影響、溫度對(duì)供暖系統(tǒng)影響、排放污染物對(duì)水資源影響等，尚無(wú)能夠全面監(jiān)測(cè)各項(xiàng)建筑物理環(huán)境參數(shù)的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以至于不能對(duì)建筑環(huán)境舒適度作出科學(xué)評(píng)價(jià)，也不能夠用于研宄物理環(huán)境對(duì)古建筑影響等問(wèn)題。
[0014]2.現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸方式存在問(wèn)題。目前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸方式主要有兩種:一種為采用外接天線發(fā)射方式，該方式受到天線發(fā)射功率限制，傳輸距離有限，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸；另一種為WIFI傳輸方式，這種方式雖可進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，但受周圍條件限制較大，在沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域不能使用。
[0015]3.現(xiàn)有技術(shù)的供電方式存在問(wèn)題。一種是采用單一電池給系統(tǒng)供電，這種方法受到電池容量限制，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)傳輸量較大時(shí)，系統(tǒng)有效運(yùn)行時(shí)間會(huì)很短；第二種是采用市電直接供電，該方法受到使用場(chǎng)所限制，在無(wú)法提供市電的場(chǎng)所不能使用。
[0016]4.現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)安全性不能夠保證。目前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的記錄有兩種方式:一種為存儲(chǔ)于系統(tǒng)硬盤中，該方法當(dāng)出現(xiàn)供電中斷、通訊故障或系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，將出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題；另一種為通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，這種方法由于其利用公共網(wǎng)絡(luò)，容易被他人盜取所傳輸?shù)男畔?。因此現(xiàn)有技術(shù)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)安全。
[0017]5.現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于所采集的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式為原始數(shù)據(jù)的直接記錄，未加整理的海量數(shù)據(jù)將會(huì)給后期的計(jì)算分析帶來(lái)困難，不僅極大的增加工作量，而且有出現(xiàn)誤差的風(fēng)險(xiǎn)。
[0018]6.現(xiàn)有技術(shù)的采集探頭數(shù)量和監(jiān)測(cè)內(nèi)容固定，若監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)內(nèi)容增加時(shí)，不方便進(jìn)行技術(shù)擴(kuò)展。
[0019]7.中國(guó)古建筑有嚴(yán)格的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，特別是一些世界文化遺產(chǎn)，要求不能對(duì)建筑本體以及附屬物產(chǎn)出任何形式的破壞，但現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)現(xiàn)代建筑，系統(tǒng)安裝方式為在建筑本體上固定安裝，因此不能用于古建筑監(jiān)測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明旨在解決克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供建筑物室內(nèi)用電監(jiān)控，節(jié)約電能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，分為傳感器端、主機(jī)端、服務(wù)器端三部分；主機(jī)端負(fù)責(zé)從傳感器端獲取采集到環(huán)境數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地TF卡中，并適時(shí)地將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器中，傳感器為智能傳感器，包括溫濕度傳感器、照度傳感器、風(fēng)速傳感器；每個(gè)傳感器中都配有8位單片機(jī)作為控制器并植入了標(biāo)準(zhǔn)Modbus工業(yè)總線的從機(jī)協(xié)議棧，主機(jī)端運(yùn)行了一套精簡(jiǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)，并植入了 Modbus主機(jī)協(xié)議棧，與傳感器互聯(lián)；按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，總線上最多可以容納255個(gè)從機(jī)，即一套系統(tǒng)最多能夠懸掛255個(gè)傳感器同時(shí)工作。
[0021]主機(jī)端為數(shù)據(jù)終端盒結(jié)構(gòu)，具體為:
[0022]機(jī)械與外殼部分:成品殼體本身的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為IP66 ；
[0023]數(shù)據(jù)終端盒共有5個(gè)接插件，包括N-天線插座一個(gè)，12V主電源輸入一個(gè)，主傳感器總線和副傳感器總線各一個(gè)，命令調(diào)試與程序下載接口一個(gè)，每個(gè)接插件都是免工具拆卸的；
[0024]N天線插座接有wifi無(wú)線通訊模塊，用以接駁中心頻率2.4G的鞭狀全向天線和平板定向天線；
[0025]殼體內(nèi)部容納實(shí)現(xiàn)功能的電路部分，電路板為三層結(jié)構(gòu)，靠銅柱堅(jiān)固鏈接，固定電路板時(shí)，為鑄鋁外殼底部設(shè)計(jì)了固定電路模塊的加強(qiáng)筋，完成了電路板和殼體的相對(duì)固定并使得數(shù)據(jù)終端盒具備了一定的抗沖擊性能；
[0026]電路板部分:
[0027]電路設(shè)計(jì)分兩大部分，體現(xiàn)在電路板的電源層，與功能實(shí)現(xiàn)層；
[0028]電源層:在隔離電源的12V輸入測(cè)增加了放電管做防雷保護(hù)，并且設(shè)置常規(guī)的濾波等手段防止浪涌與強(qiáng)電磁干擾經(jīng)由電源12V輸入口串入隔離電源內(nèi)部；
[0029]功能實(shí)現(xiàn)層包括兩層:
[0030]第一層的設(shè)計(jì)主要包含核心供電模塊，主控MCU與實(shí)時(shí)鐘，兩個(gè)帶供電的傳感器接口，調(diào)試接口，海量存儲(chǔ)用TF存儲(chǔ)卡，通訊供電模塊，通訊模塊轉(zhuǎn)接板接口，所有的器件均采用工業(yè)級(jí)工作溫度范圍的產(chǎn)品；在第一層設(shè)立傳感器輸出接口的電流輸出監(jiān)測(cè)，通過(guò)工作電流的變化判斷傳感器鏈?zhǔn)欠癯霈F(xiàn)故障；
[0031]第二層設(shè)計(jì)為通訊模塊轉(zhuǎn)接板，目前設(shè)計(jì)了 wifi通訊模塊的接口轉(zhuǎn)接板，主控MCU可以對(duì)wifi通訊模塊采用異步串口控制，發(fā)送數(shù)據(jù)；wifi通訊模塊帶有IPX天線插座，在數(shù)據(jù)終端盒的殼體上的防水N天線插頭轉(zhuǎn)接為IPX插頭，直接連接wifi通訊模塊。
[0032]溫濕度傳感器具體為:選用數(shù)字溫濕度傳感器SHT15測(cè)量環(huán)境溫度和相對(duì)濕度，選用8位單片機(jī)作為傳感器端控制器，定時(shí)從SHT15芯片端讀取數(shù)據(jù)，從傳感器中讀出的數(shù)據(jù)并不是最終的結(jié)果，需要控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)據(jù)整理成為最終的溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)，等待主機(jī)端通過(guò)數(shù)據(jù)總線請(qǐng)求數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳。
[0033]選用透氣的塑料護(hù)套，并將制作好的傳感器電路裝入塑料護(hù)套中。
[0034]照度傳感器具體為:
[0035]照度傳感器選用光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片；光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)采集以及處理任務(wù)依然選用通用8位單片機(jī)來(lái)完成；將制作好的電路板固定在專用的嵌有透光小球的塑料盒中。
[0036]風(fēng)速傳感器選用三杯式脈沖型風(fēng)速傳感器探頭；利用單片機(jī)對(duì)傳感器輸出的脈沖進(jìn)行捕捉，通過(guò)測(cè)量脈沖的周期得到風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率，再由轉(zhuǎn)動(dòng)頻率計(jì)算得出當(dāng)前時(shí)刻的風(fēng)速；單片機(jī)依然將采集到的風(fēng)速信息暫存在內(nèi)部RAM中，定時(shí)更新數(shù)據(jù)，同時(shí)等待主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳；整個(gè)傳感器功耗小于0.3W，接插件為防水航空插頭。
[0037]在環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)不能提供穩(wěn)定供電時(shí)采用太陽(yáng)能系統(tǒng)作為電源，太陽(yáng)能供電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板、智能充電控制器、鉛酸蓄電池三部分組成；太陽(yáng)能電池板的主要任務(wù)是在光照充足時(shí)收集太陽(yáng)能，通過(guò)充電控制器為蓄電池充電；智能充電控制器通過(guò)不斷調(diào)整充電電壓，找到當(dāng)前光照下輸入功率最大的工作點(diǎn)，最大限度地提高太陽(yáng)能充電的效率。
[0038]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及效果:
[0039]1.本系統(tǒng)可以針對(duì)多種物理指標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如光照度、溫濕度、風(fēng)速風(fēng)壓，能夠?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)建筑物理環(huán)境的全自動(dòng)檢測(cè)，可以對(duì)建筑環(huán)境舒適度作出科學(xué)評(píng)價(jià)，也可以用于研宄物理環(huán)境對(duì)古建筑影響等問(wèn)題。
[0040]2.本系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，手機(jī)GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸距離長(zhǎng)，覆蓋面積廣，客服了外接天線傳輸距離短，WIFI傳輸覆蓋面積小的缺點(diǎn)。
[0041]3.本系統(tǒng)采用太陽(yáng)能、電池和市電三種供電方式，根據(jù)不同的情況可以自主選擇供電方式，增加了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的適應(yīng)性，提高了監(jiān)測(cè)的效率，避免了只用電池供電時(shí)間受限以及單純采用市電使用場(chǎng)所受到限制的缺點(diǎn)。
[0042]4.太陽(yáng)能、電池和市電三種供電方式可以任意轉(zhuǎn)換，在突然斷電時(shí)，有較強(qiáng)的保障措施，可以發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員出現(xiàn)斷電情況，及時(shí)處理，保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。另夕卜，本系統(tǒng)使用了 3G網(wǎng)絡(luò)加密通道，避免了在傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)被盜取的情況
[0043]5.專門為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)了完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，按照數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間，每個(gè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、類型等分類記錄、處理數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)的收集效率，便于后期處理、分析數(shù)據(jù)。
[0044]6.本系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)需要，增加探頭的數(shù)量，最多就可以增加到300-400個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的擴(kuò)展。
[0045]7.本系統(tǒng)采用的是非破壞式安裝方式，為了保護(hù)古建筑，用鐵箍卡在柱子或梁上，并在鐵箍與梁或柱之間加設(shè)墊片，不會(huì)破壞建筑本體，完全可以用于古建筑特別是保護(hù)性古建筑的監(jiān)測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0047]圖2主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)(wifi/手機(jī)GSM)模塊連接方式。
[0048]圖3溫濕度傳感器。
[0049]圖4照度傳感器。
[0050]圖5主機(jī)軟件結(jié)構(gòu)圖。
[0051]圖6服務(wù)器簡(jiǎn)單框架圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]本環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要分為傳感器端、主機(jī)端、服務(wù)器端三部分，系統(tǒng)框圖如下。主機(jī)端是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)從傳感器端獲取采集到環(huán)境數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地TF卡中，并適時(shí)地將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器中。每個(gè)傳感器中都配有8位單片機(jī)作為控制器并植入了標(biāo)準(zhǔn)Modbus工業(yè)總線的從機(jī)協(xié)議棧，主機(jī)端運(yùn)行了一套精簡(jiǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)，并植入了 Modbus主機(jī)協(xié)議棧，與傳感器互聯(lián)。按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，總線上最多可以容納255個(gè)從機(jī)，即一套系統(tǒng)最多能夠懸掛255個(gè)傳感器同時(shí)工作，如圖1所示。ModBus即Modbus通訊協(xié)議。Modbus是由Modicon (現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌)在1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議。
[0053]主機(jī)終端盒硬件設(shè)計(jì):
[0054]數(shù)據(jù)終端盒的設(shè)計(jì)，考慮到工作現(xiàn)場(chǎng)為北方戶外環(huán)境，本著如下幾條原則完成最終設(shè)計(jì):
[0055]防水防塵標(biāo)準(zhǔn):一般在戶外工作的電子設(shè)備外殼要求防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為IP54，本系統(tǒng)要求7x24小時(shí)連續(xù)工作并處于長(zhǎng)期無(wú)人維護(hù)狀態(tài)，需要適當(dāng)提升防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)以提高環(huán)境適應(yīng)性和系統(tǒng)總和穩(wěn)定性。
[0056]防火:數(shù)據(jù)終端盒要接入主電源，必須保證供電安全，不出現(xiàn)短路事故引發(fā)的起火。同時(shí)要做好防雷防浪涌保護(hù)。
[0057]可維護(hù)性:體現(xiàn)在數(shù)據(jù)終端盒上，就是其本體出故障后可以直接被備用機(jī)替換而無(wú)需改變系統(tǒng)其他器件(傳感器，電源等)的布局，并且在現(xiàn)場(chǎng)組裝拆卸無(wú)需烙鐵。
[0058]有限冗余:在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸功能時(shí)，即使能夠保證數(shù)據(jù)及時(shí)上傳至服務(wù)器處理，也要保證數(shù)據(jù)終端盒自身有足夠長(zhǎng)時(shí)間的采集數(shù)據(jù)備份。
[0059]有限的自偵錯(cuò)自保護(hù)功能:自身發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通報(bào)自身故障，發(fā)動(dòng)人力及時(shí)更換。
[0060]綜合以上五大原則，數(shù)據(jù)終端盒設(shè)計(jì)方案如下:
[0061]機(jī)械與外殼部分
[0062]采用成品鑄銷殼體作為數(shù)據(jù)終端盒的外殼，幾何尺寸180mmxl20mmxl30mm。成品殼體本身的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為IP66，基于此選定殼體的接插件，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)均大于IP66(航空插頭IP68，防水天線插座IP68)。IP(INGRESS PROTECT1N)是指燈具設(shè)備和儀表等設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)，在GB4208標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了設(shè)備的外殼防護(hù)等級(jí)IP代碼的含義。根據(jù)每一個(gè)接插件的外形尺寸對(duì)鋁制殼體進(jìn)行了精密開孔加工，保證了接插件與殼體表面的密封性能。數(shù)據(jù)終端盒的最終防護(hù)標(biāo)注為IP66 (指產(chǎn)品完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵進(jìn)入，承受猛烈的海浪沖擊或強(qiáng)烈噴水時(shí)，電器的進(jìn)水量應(yīng)不致達(dá)到有害的影響)。
[0063]最終版數(shù)據(jù)終端盒共有5個(gè)接插件，包括N-天線插座一個(gè)，12V主電源輸入一個(gè)，主傳感器總線和副傳感器總線各一個(gè)，命令調(diào)試與程序下載接口一個(gè)。每個(gè)接插件都是免工具拆卸的，方便現(xiàn)場(chǎng)替換。
[0064]采用無(wú)線通訊技術(shù)時(shí)，N天線插座作為一種廣泛應(yīng)用的射頻插座標(biāo)準(zhǔn)，有很多天線可以與之接駁。在目前的系統(tǒng)中采用的wifi無(wú)線通訊模塊，可以接駁中心頻率2.4G的鞭狀全向天線和平板定向天線，最大限度地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線信號(hào)環(huán)境。
[0065]GSM 全稱為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communicat1n)，也就是常說(shuō)的第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)(2G網(wǎng)絡(luò))。
[0066]本系統(tǒng)中有GSM和WIFI兩種網(wǎng)絡(luò)接口，工作時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)情況安裝網(wǎng)絡(luò)模塊，只用其中一種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。
[0067]殼體內(nèi)部容納實(shí)現(xiàn)功能的電路部分，電路板為三層結(jié)構(gòu)，靠銅柱堅(jiān)固鏈接。固定電路板時(shí)，為鑄鋁外殼底部設(shè)計(jì)了固定電路模塊的加強(qiáng)筋，完成了電路板和殼體的相對(duì)固定并使得數(shù)據(jù)終端盒具備了一定的抗沖擊性能。
[0068]電路設(shè)計(jì)部分:
[0069]電路設(shè)計(jì)分兩大部分，體現(xiàn)在電路板的電源層(第一層)，與功能實(shí)現(xiàn)層(第二、三層)。
[0070]電源層設(shè)計(jì)，盡可能考慮到會(huì)發(fā)生的極端情況。主電源12V輸入做了完全隔離的設(shè)計(jì)，保證在出現(xiàn)電源故障時(shí)不會(huì)引起功能元器件燒毀。同時(shí)為了保護(hù)隔離電源自身不因?yàn)橥饨缫蛩囟鴵p壞，在隔離電源的12V輸入測(cè)增加了放電管做防雷保護(hù)，并且設(shè)置常規(guī)的濾波等手段防止浪涌與強(qiáng)電磁干擾經(jīng)由電源12V輸入口串入隔離電源內(nèi)部。在極端情況下，隔離電源損壞導(dǎo)致電源輸入端短路，會(huì)導(dǎo)致連通輸入級(jí)的保險(xiǎn)絲熔斷切斷整個(gè)回路，作為出現(xiàn)故障后防止短路的最終保護(hù)手段。
[0071]功能實(shí)現(xiàn)層設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集暫存?zhèn)鬏數(shù)幕竟δ艿幕A(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有限冗余和有限自偵錯(cuò)功能。
[0072]第二層的設(shè)計(jì)主要包含核心供電模塊，主控MCU與實(shí)時(shí)鐘(備用時(shí)鐘供電系統(tǒng))，兩個(gè)帶供電的傳感器接口(帶有電流輸出監(jiān)測(cè)和短路保護(hù)控制)，調(diào)試接口(3線串口，連接PC機(jī)，方便線下和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與查看主控工作狀態(tài))，海量存儲(chǔ)用TF存儲(chǔ)卡(實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余)，通訊供電模塊(適應(yīng)不同的通訊模塊的供電需求)，通訊模塊轉(zhuǎn)接板接口(更換通訊模塊不更換二層主控，實(shí)現(xiàn)通訊模塊的通用化)。設(shè)計(jì)中，所有的器件均采用工業(yè)級(jí)工作溫度范圍的產(chǎn)品(-40?80°C)，以保證在北方低溫狀態(tài)下的工作的穩(wěn)定性。在二層硬件設(shè)計(jì)上考慮了故障自檢，設(shè)立傳感器輸出接口的電流輸出監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)工作電流的變化判斷傳感器鏈?zhǔn)欠癯霈F(xiàn)故障。由于有些傳感器裸露在外，一旦短路會(huì)發(fā)生起火危險(xiǎn)，在電流監(jiān)測(cè)點(diǎn)系統(tǒng)可以立即偵測(cè)到短路現(xiàn)象，并在熱量還未開始積累時(shí)強(qiáng)行切斷傳感器電源供給，保證安全。
[0073]第三層設(shè)計(jì)為通訊模塊轉(zhuǎn)接板，目前設(shè)計(jì)了 wifi通訊模塊的接口轉(zhuǎn)接板，主控MCU可以對(duì)wifi通訊模塊采用異步串口控制，發(fā)送數(shù)據(jù)，工作穩(wěn)定。wifi通訊模塊帶有IPX天線插座，在數(shù)據(jù)終端盒的殼體上的防水N天線插頭轉(zhuǎn)接為IPX插頭，直接連接wifi通訊模塊，可保證最小的信號(hào)衰減。
[0074]智能傳感器開發(fā)
[0075]1、溫濕度傳感器
[0076]選用數(shù)字溫濕度傳感器SHT15測(cè)量環(huán)境溫度和相對(duì)濕度，SHT15芯片是一款高度集成的溫濕度傳感器，提供全標(biāo)定的數(shù)字輸出，無(wú)需標(biāo)定即可互換使用，具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、極高的性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)。
[0077]溫濕度傳感器SHT15的溫度量程范圍為_40°C?+120°C，測(cè)溫精度為±0.3°C (環(huán)境溫度為25 °C時(shí))，重復(fù)率±0.1 °C，響應(yīng)時(shí)間5?30S ;相對(duì)濕度量程范圍O?100 % RH (相對(duì)濕度)，測(cè)濕精度為±2.0% RH，重復(fù)率0.1 % RH，響應(yīng)時(shí)間4S。
[0078]溫濕度傳感器SHT15的測(cè)溫精度為±0.3°C (環(huán)境溫度為25°C時(shí))，測(cè)濕精度為±2.
[0079]選用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的通用8位單片機(jī)stm8sl03f3p6作為傳感器端控制器，定時(shí)從SHT15芯片端讀取數(shù)據(jù)，從傳感器中讀出的數(shù)據(jù)并不是最終的結(jié)果，需要控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)據(jù)整理成為最終的溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)，等待主機(jī)端通過(guò)數(shù)據(jù)總線請(qǐng)求數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳。
[0080]選用透氣的塑料護(hù)套(如圖)，并將制作好的傳感器電路裝入塑料護(hù)套中。塑料外殼可以對(duì)傳感器進(jìn)行一定程度的保護(hù)，同時(shí)又能保證傳感器探頭SHT15與外界環(huán)境有足夠的接觸。
[0081]2、照度傳感器
[0082]照度傳感器選用光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561。TSL2561是TAOS公司推出的一款高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，該芯片可廣泛應(yīng)用于各類顯示屏的監(jiān)控，目的是在多變的光照條件下，使得顯示屏提供最好的顯示亮度并盡可能降低電源功耗；還能夠用于街道光照控制、安全照明等眾多場(chǎng)合。該芯片的主要特點(diǎn)如下:可編程配置許可的光強(qiáng)度上下閾值，當(dāng)實(shí)際光照度超過(guò)該閾值時(shí)給出中斷信號(hào)；數(shù)字輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的I2C(TSL2561)總線協(xié)議；模擬增益和數(shù)字輸出時(shí)間可編程控制；1.25mmXl.75mm超小封裝，在低功耗模式下，功耗僅為0.75mff ;自動(dòng)抑制50Hz/60Hz的光照波動(dòng)。
[0083]TSL2561的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理
[0084]TSL2561是第二代周圍環(huán)境光強(qiáng)度傳感器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。通道O和通道I是兩個(gè)光敏二極管，其中通道O對(duì)可見(jiàn)光和紅外線都敏感，而通道I僅對(duì)紅外線敏感。積分式A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)流過(guò)光敏二極管的電流進(jìn)行積分，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入芯片內(nèi)部通道O和通道I各自的寄存器中。當(dāng)一個(gè)積分周期完成之后，積分式A/D轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)開始下一個(gè)積分轉(zhuǎn)換過(guò)程。微控制器和TSL2561則可通過(guò)I2C總線協(xié)議訪問(wèn)。對(duì)TSL2561的控制是通過(guò)對(duì)其內(nèi)部的16個(gè)寄存器的讀寫來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0085]光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)采集以及處理任務(wù)依然選用通用8位單片機(jī)stm8sl03f3p6來(lái)完成，stm8單片機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線協(xié)議將數(shù)據(jù)從TSL2561中讀出后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)標(biāo)定后計(jì)算得出傳感器接收到的光強(qiáng)度信息。處理后的得到傳感器數(shù)據(jù)范圍為O?20000Lux，數(shù)據(jù)更新頻率0.5秒/次。
[0086]將制作好的電路板固定在專用的嵌有透光小球的塑料盒中，透光小盒既能滿足傳感器在室外工作時(shí)防水、防塵等需求，又能保證透光。在整個(gè)傳感器封裝好之后再對(duì)傳感器重新進(jìn)行標(biāo)定，以保證傳感器的精度。
[0087]3、風(fēng)速傳感器
[0088]風(fēng)速傳感器選用三杯式脈沖型風(fēng)速傳感器探頭JL-FS2，傳感器及控制電路實(shí)物如圖所示。
[0089]該風(fēng)速傳感器有效風(fēng)速測(cè)量范圍為O?30m/s，最小分辨率0.lm/s，啟動(dòng)風(fēng)速為0.4?0.8m/s，傳感器能夠在-40°C?+80°C范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
[0090]傳感器輸出類型為脈沖型，傳感器內(nèi)部有編碼器，風(fēng)杯每旋轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度就輸出一個(gè)數(shù)字脈沖。本系統(tǒng)利用stm8單片機(jī)對(duì)傳感器輸出的脈沖進(jìn)行捕捉，通過(guò)測(cè)量脈沖的周期得到風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率，再由轉(zhuǎn)動(dòng)頻率計(jì)算得出當(dāng)前時(shí)刻的風(fēng)速。單片機(jī)依然將采集到的風(fēng)速信息暫存在內(nèi)部RAM中，定時(shí)更新數(shù)據(jù)，同時(shí)等待主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳。整個(gè)傳感器功耗小于0.3W，接插件為防水航空插頭，能夠適應(yīng)惡劣的外部環(huán)境。
[0091]太陽(yáng)能供電系統(tǒng)
[0092]本系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)不能提供穩(wěn)定供電時(shí)采用太陽(yáng)能系統(tǒng)作為電源。
[0093]太陽(yáng)能供電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板、智能充電控制器、鉛酸蓄電池三部分組成。太陽(yáng)能電池板的主要任務(wù)是在光照充足時(shí)收集太陽(yáng)能，通過(guò)充電控制器為蓄電池充電。智能充電控制器通過(guò)不斷調(diào)整充電電壓，找到當(dāng)前光照下輸入功率最大的工作點(diǎn)，最大限度地提高太陽(yáng)能充電的效率。在整個(gè)系統(tǒng)中，鉛酸蓄電池直接為設(shè)備24小時(shí)提供12伏直流電源，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。蓄電池選用新型免維護(hù)鉛酸蓄電池，壽命長(zhǎng)，使用中無(wú)需添加電解液或蒸餾水。
[0094]在太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中，電池板的面積和蓄電池容量由現(xiàn)場(chǎng)光照情況和系統(tǒng)功耗決定?，F(xiàn)場(chǎng)光照越弱或系統(tǒng)功耗越大，太陽(yáng)能電池板的面積和蓄電池的容量就越大。
【權(quán)利要求】
1.一種建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，分為傳感器端、主機(jī)端、服務(wù)器端三部分；主機(jī)端負(fù)責(zé)從傳感器端獲取采集到環(huán)境數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地TF卡中，并適時(shí)地將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器中，傳感器為智能傳感器，包括溫濕度傳感器、照度傳感器、風(fēng)速傳感器；每個(gè)傳感器中都配有8位單片機(jī)作為控制器并植入了標(biāo)準(zhǔn)Modbus工業(yè)總線的從機(jī)協(xié)議棧，主機(jī)端運(yùn)行了一套精簡(jiǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)，并植入了Modbus主機(jī)協(xié)議棧，與傳感器互聯(lián)；按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，總線上最多可以容納255個(gè)從機(jī)，即一套系統(tǒng)最多能夠懸掛255個(gè)傳感器同時(shí)工作。
2.如權(quán)利要求1所述的建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，數(shù)據(jù)終端盒結(jié)構(gòu)為: 機(jī)械與外殼部分:成品殼體本身的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為IP66 ； 數(shù)據(jù)終端盒共有5個(gè)接插件，包括N-天線插座一個(gè)，12V主電源輸入一個(gè)，主傳感器總線和副傳感器總線各一個(gè)，命令調(diào)試與程序下載接口 一個(gè)，每個(gè)接插件都是免工具拆卸的； N天線插座接有wif i無(wú)線通訊模塊，用以接駁中心頻率2.4G的鞭狀全向天線和平板定向天線； 殼體內(nèi)部容納實(shí)現(xiàn)功能的電路部分，電路板為三層結(jié)構(gòu)，靠銅柱堅(jiān)固鏈接，固定電路板時(shí)，為鑄鋁外殼底部設(shè)計(jì)了固定電路模塊的加強(qiáng)筋，完成了電路板和殼體的相對(duì)固定并使得數(shù)據(jù)終端盒具備了一定的抗沖擊性能； 電路板部分: 電路設(shè)計(jì)分兩大部分，體現(xiàn)在電路板的電源層，與功能實(shí)現(xiàn)層； 電源層:在隔離電源的12V輸入測(cè)增加了放電管做防雷保護(hù)，并且設(shè)置常規(guī)的濾波等手段防止浪涌與強(qiáng)電磁干擾經(jīng)由電源12V輸入口串入隔離電源內(nèi)部； 功能實(shí)現(xiàn)層包括兩層: 第一層的設(shè)計(jì)主要包含核心供電模塊，主控MCU與實(shí)時(shí)鐘，兩個(gè)帶供電的傳感器接口，調(diào)試接口，海量存儲(chǔ)用TF存儲(chǔ)卡，通訊供電模塊，通訊模塊轉(zhuǎn)接板接口，所有的器件均采用工業(yè)級(jí)工作溫度范圍的產(chǎn)品；在第一層設(shè)立傳感器輸出接口的電流輸出監(jiān)測(cè)，通過(guò)工作電流的變化判斷傳感器鏈?zhǔn)欠癯霈F(xiàn)故障； 第二層設(shè)計(jì)為通訊模塊轉(zhuǎn)接板，目前設(shè)計(jì)了 wifi通訊模塊的接口轉(zhuǎn)接板，主控MCU可以對(duì)wifi通訊模塊采用異步串口控制，發(fā)送數(shù)據(jù)，；wifi通訊模塊帶有IPX天線插座，在數(shù)據(jù)終端盒的殼體上的防水N天線插頭轉(zhuǎn)接為IPX插頭，直接連接wifi通訊模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，溫濕度傳感器具體為:選用數(shù)字溫濕度傳感器SHT15測(cè)量環(huán)境溫度和相對(duì)濕度，選用8位單片機(jī)作為傳感器端控制器，定時(shí)從SHT15芯片端讀取數(shù)據(jù)，從傳感器中讀出的數(shù)據(jù)并不是最終的結(jié)果，需要控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)據(jù)整理成為最終的溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)，等待主機(jī)端通過(guò)數(shù)據(jù)總線請(qǐng)求數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳。
4.如權(quán)利要求3所述的建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，選用透氣的塑料護(hù)套，并將制作好的傳感器電路裝入塑料護(hù)套中。
5.如權(quán)利要求1所述的建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，照度傳感器具體為:照度傳感器選用光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片；光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)采集以及處理任務(wù)依然選用通用8位單片機(jī)來(lái)完成；將制作好的電路板固定在專用的嵌有透光小球的塑料盒中。
6.如權(quán)利要求3所述的建筑物理環(huán)境多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，風(fēng)速傳感器選用三杯式脈沖型風(fēng)速傳感器探頭；利用單片機(jī)對(duì)傳感器輸出的脈沖進(jìn)行捕捉，通過(guò)測(cè)量脈沖的周期得到風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率，再由轉(zhuǎn)動(dòng)頻率計(jì)算得出當(dāng)前時(shí)刻的風(fēng)速；單片機(jī)依然將采集到的風(fēng)速信息暫存在內(nèi)部RAM中，定時(shí)更新數(shù)據(jù)，同時(shí)等待主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳；整個(gè)傳感器功耗小于0.3W，接插件為防水航空插頭。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104482958SQ201410557424
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】黨睿, 劉剛, 劉邈, 劉哲, 雒琛, 趙國(guó)鑫, 蔡壯 申請(qǐng)人:天津大學(xué)