專利名稱：運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
背景技術：
設備在經(jīng)歷運輸和長期貯存后，其狀態(tài)完好性和工作可靠性取決于所經(jīng)歷的環(huán)境 剖面，典型環(huán)境剖面參數(shù)包括沖擊振動、溫度、濕度、壓力等。人們通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)來實現(xiàn) 對這些參數(shù)的實時監(jiān)測和記錄、分析，以便對包裝箱/貨物做出狀態(tài)鑒定并及時調整運輸 或者貯存方式?，F(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)通過溫濕度芯片和加速度計實現(xiàn)貨物在物流系統(tǒng)中的振動 和所處的溫濕度狀態(tài)的記錄和貯存，并通過USART模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。該現(xiàn)有技術采用 USART串行口通信進行數(shù)據(jù)傳輸，產(chǎn)生了線路布局受限制、傳輸距離有限且不利于不開箱監(jiān) 測等問題，而且該現(xiàn)有技術未描述定位裝置，無法得知事發(fā)地點，由于無法在運輸過程中將 環(huán)境狀態(tài)參數(shù)直接上傳至中心平臺，該技術無法實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)并更改相關設置。上述缺陷由美國Lansmont公司的SAVER 3M30 PLUS中得到一定改善，該設備實現(xiàn) 了三軸加速度采集以及GPS定位，提供的SAVER 3M30 PLUS能夠記錄并存儲溫度、濕度以 及大氣壓(高度)，并且在增加重要事件存儲空間的同時，允許使用者進行采樣速率濾波頻 率的設置，該系統(tǒng)通過USB接口進行數(shù)據(jù)傳輸，并采用可充電池供電，同時利用外部獲取的 GPS數(shù)據(jù)來確認事件發(fā)生的位置。但是，雖然該設備采用USB通信接口進行數(shù)據(jù)傳輸，但仍 舊無法解決相關問題。針對相關技術中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)無法實現(xiàn)實時進行遠距離傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的問題，目 前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以解決上述相關技術 中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)無法實現(xiàn)實時進行遠距離傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了 一種運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置包括主控芯片 以及與主控芯片相連的溫濕度芯片、加速度計和壓力機芯片，還可以包括無線傳輸裝置， 與數(shù)據(jù)采集裝置的主控芯片連接；轉發(fā)設備，設置于無線傳輸裝置與上位機之間，從無線傳 輸裝置將獲取主控芯片處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將該監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。進一步地，轉發(fā)設備為手持機，無線傳輸裝置是Zigbee芯片，手持機用于通過 Zigbee芯片向主控芯片發(fā)送控制信息，控制信息包括監(jiān)測數(shù)據(jù)的參數(shù)設置。進一步地，手持機包括輸入裝置，提供一個用戶界面，用于獲取指令；處理裝置， 獲取并處理用戶指令，生成控制信息；傳輸裝置，與Zigbee芯片建立通訊；顯示裝置，顯示 監(jiān)測數(shù)據(jù)。進一步地，轉發(fā)設備是網(wǎng)關，無線傳輸裝置是Zigbee芯片，網(wǎng)關用于將上位機的控制信息發(fā)送給Zigbee芯片，控制信息包括監(jiān)測數(shù)據(jù)的參數(shù)設置。進一步地，運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)還包括GPS裝置，與主控芯片連接，獲取定位信息； GPRS/CDMA裝置，與主控芯片連接，用于遠程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 一種運輸環(huán)境監(jiān)測方法。根據(jù)本發(fā)明的運輸環(huán)境監(jiān)測方法包括主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括 溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)、加速度、濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)以及壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)；轉發(fā)設備通過無線傳輸裝置獲取 主控芯片處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中，無線傳輸裝置是Zigbee芯片；轉發(fā)設備發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù) 至上位機。進一步地，在主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)之前，方法還包括手持機向主控芯片發(fā)送控 制信息，控制信息包括加速度計的量程參數(shù)；主控芯片根據(jù)加速度計的量程參數(shù)啟動加速 度計，其中，當量程參數(shù)小于等于第一預定值時，啟動第一加速度計；當量程參數(shù)大于第一 預定值時，啟動第二加速度計。進一步地，第一加速度計的量程包括士6g、士 12g以及士24g，其中，當量程參數(shù)小 于等于士 6g時，啟動第一加速度計，并設置第一加速度計的量程為士 6g;當量程參數(shù)大于 士 6g且小于等于士 12g時，啟動第一加速度計，并設置第一加速度計的量程為士 12g;當量 程參數(shù)大于士 12g且小于等于士24g時，啟動第一加速度計，并設置第一加速度計的量程為 士 24g。進一步地，在啟動加速度計之后，方法還包括判斷加速度是否超過第二預定值， 其中，當加速度小于等于第二預定值時，讀取第一加速度計的值；當加速度大于第二預定值 時，讀取第二加速度計的值。進一步地，在主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)之前，方法還包括判斷加速度是否大于加速 度閾值，其中，當加速度大于加速度閾值時，主控芯片進入工作狀態(tài)，否則，主控芯片進入待 機狀態(tài)。通過本發(fā)明，采用數(shù)據(jù)采集裝置；無線傳輸裝置，與數(shù)據(jù)采集裝置的主控芯片連 接，主控芯片通過無線傳輸裝置與上位機建立通訊；轉發(fā)設備，設置于無線傳輸裝置與上位 機之間，通過無線傳輸裝置將主控芯片處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，解決了相關技術 中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)無法實現(xiàn)實時進行遠距離傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的問題，進而達到了實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測 系統(tǒng)實時的遠程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的效果。同時可以實現(xiàn)提供手持機進行實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)并 更改相關設置。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)測系統(tǒng)中的手持機的結構示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池管理的方案示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)測方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的加速度量程的可調流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的加速度測量流程圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池電源管理的流程圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。 本發(fā)明提供了一種監(jiān)測系統(tǒng)。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意 圖。如圖1所示，該監(jiān)測系統(tǒng)可以包括數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置可以包括主控芯片以 及與所述主控芯片相連的溫濕度芯片、加速度計和壓力計芯片，還可以包括無線傳輸裝 置，與數(shù)據(jù)采集裝置的主控芯片連接，在主控芯片通過無線傳輸裝置與上位機之間建立通 訊；轉發(fā)設備，設置于無線傳輸裝置與上位機之間，從無線傳輸裝置獲取主控芯片處理后的 監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將該監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。其中，轉發(fā)設備可以為手持機，無線傳輸裝置是 Zigbee芯片，手持機通過Zigbee芯片向主控芯片發(fā)送控制信息，控制信息包括監(jiān)測數(shù)據(jù)的 參數(shù)設置。本發(fā)明上述實施例的目的在于提供一套環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，在實現(xiàn)沖擊振動、溫度、濕 度、壓力等參數(shù)的實施監(jiān)測和記錄、分析的同時，為保存和運輸提出更合理的依據(jù)和要求， 通過無線傳輸裝置實現(xiàn)遠距離通訊，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，也可以實現(xiàn)通過上位機或 手持機進行遠距離設置及控制環(huán)境參數(shù)。具體的如圖1所示的本發(fā)明的實施例，該監(jiān)測系統(tǒng)可以包括具有濕度傳感器和 溫度傳感器功能的溫濕度芯片1、壓力計芯片2、加速度計3和4、高速ADC芯片5、CPU芯片 6、Zigbee芯片7、NandFlash8、F. RAM9、電壓轉換模塊10、電池保護模塊11、網(wǎng)關13、手持 機14和上位機15。其中，溫濕度芯片1的濕度傳感器和壓力計芯片2通過高速ADC芯片 5與CPU芯片6的SPI模塊193連接，溫濕度芯片1的濕度傳感器與CPU芯片6的AD模塊 17相連；加速度計3通過高速ADC芯片與CPU芯片6的SPI模塊193相連，其中上述高速 ADC芯片5和AD模塊17用于將接收到的模擬信號轉換成CPU芯片可以識別的數(shù)字信號；力口 速度計4通過SPI模塊191與CPU芯片建立連接；Zigbee芯片7與CPU芯片6的SPI模塊 192相連；F. RAM9通過I2C模塊18與CPU芯片6相連；NandFlash8通過并口線Nandflash DriverBO與CPU芯片6相連，電池保護模塊11對電池組提供過流，短路，欠壓保護。各個芯 片均由電壓轉換模塊10供電，芯片的地線均接于電壓轉換模塊10的地線。本發(fā)明實施例的溫濕度芯片1具有高可靠性和長期穩(wěn)定性以及加速度計的量程 互換性，本發(fā)明實施例中包括量程為24g的三軸向數(shù)字輸出加速度計4，以及量程為50g的 X、Y軸向模擬輸出加速度計3-XY和量程為50g的Z軸向模擬輸出加速度計3-Z各一片的 組合加速度計3，加速度計3和/或4實現(xiàn)包裝箱三向加速度值的采集以及事件觸發(fā)功能， 從而實現(xiàn)加速度量程的設置和量程等級軟件可調的功能，加速度計3和/或4與主控芯片 連接，將監(jiān)測到的振動事件數(shù)據(jù)發(fā)送至主控芯片；壓力計芯片2為在較寬溫度范圍有較高 精度的絕對壓力計；高速ADC芯片5具有高達IOOKHz的采樣速率，低信噪比和低功耗的特 點；NandFlashS用來存儲采集到的數(shù)據(jù)；R. RAM9用來存儲配置數(shù)據(jù)；電壓轉換模塊10將電 池電壓轉換為個芯片所需的穩(wěn)定電壓；電池保護模塊11對電池組提供過流，短路，欠壓保 護。關鍵的，本發(fā)明的CPU芯片6通過Zigbee芯片7與數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關13建立連接，用來實 現(xiàn)將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉發(fā)出去以實現(xiàn)遠程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)；手持機14用來進行參數(shù)設置以及數(shù)據(jù)的讀取和存儲，同時手持機14也可以用于與Zigbee芯片7連接后將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉發(fā)出去以實現(xiàn)遠程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)；上位機15用來實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲；GPS58記錄事故地點信息。本發(fā)明實施例的CPU芯片6包括CPU模塊16，AD模塊17，I2C模塊18，SPI模塊 19，USART模塊61，定時器模塊20。加速度計3的輸出信號與高速ADC芯片5相連，高速ADC 芯片5的輸出信號與SPI模塊19相連，溫濕度芯片1的溫度傳感器輸出信號與AD模塊17 的共用數(shù)字I/O 口相連，Zigbee芯片7與SPI模塊19相連，預留開關采集電路與CPU芯片 6的通用數(shù)字I/O模塊59相連，GPS58與USART模塊611連接、GPRS/CDMA與USART模塊 612相連。具體的CPU芯片6是中央處理器，可以采用CorteX -M3內(nèi)核ARM芯片，該芯片具 體參數(shù)為32位ARM，最高72MHz的工作頻率，512K字節(jié)的閃存程序存儲器以及64K字節(jié)的 SRAM, 3個12位模數(shù)轉換器，80個快速I/O端口，3個16位定時器，2個看門狗。該芯片功 能強大，能夠滿足所有需求，并未今后產(chǎn)品的平臺化提供了良好的基礎。壓力計芯片2采用MPX2202。該芯片為一款絕對壓力傳感器，該傳感器工作溫度達 到-40°C 125°C，并在全工作溫度范圍內(nèi)能夠進行溫度補償。溫濕度芯片1采用HTG3513CH，該芯片具有長時間的可靠性和穩(wěn)定性、全量程互換 性等特點；濕度測量范圍5 95% RH，濕度測量精度士3% RH，濕度誤差漂移士0. 5% RH/ yr，濕度測量穩(wěn)定時間5S ；溫度測量范圍-40 85°C，溫度測量精度士0. 25°C，溫度測量穩(wěn) 定時間IOS ；工作電壓3V 3. 46V DC ；輸出845mV 2400mV。溫濕度芯片1中的溫度傳 感器模塊與CPU模塊16的AD模塊17相連接，濕度傳感器模塊與高速ADC芯片5相連接。加速度計3由一個X，Y軸雙向加速度傳感器和一個Z軸向加速度傳感器構成，量 程均為士50g，當用戶設定的加速度測量量程大于20g時，或有事件發(fā)生時，可以利用這兩 個加速度計測量X、Y和Z軸向加速度。由于加速度計3的量程較大，因此相對的測量精度 較低。加速度計4采用的是24g數(shù)字輸出式三軸向加速度計。該芯片能夠通過軟件設置 量程，并能設置測量閥值產(chǎn)生中斷，由于加速度計4量程較小，因此測量精度較高。本方案 中，當用戶設定的加速度測量量程小于20g時，可以利用此加速度計測量加速度。同時用戶 設定的加速度閥值也將被寫入此加速度計，以實現(xiàn)加速度閥值觸發(fā)功能。該芯片還用來判 斷物體是否處于靜止狀態(tài)。高速ADC芯片5采用ADS8344。該芯片為同步串行接口的8通道16位ADC，IOOKHz 采樣速率，5V供電時的典型功耗為10mW。參考電壓可從500mV到Vcc ；該芯片包括關斷模 式，能夠減少功耗至低于15uW。低壓，高速和在線多路復用使得該芯片非常適用于電池操作 系統(tǒng)。Zigbee芯片7采用TI公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌ZigBee協(xié)議棧芯片級模塊CC2480。該模塊 運行于成熟穩(wěn)定的ZigBee2006協(xié)議棧，擁有SPI或UART接口，支持全ZigBee API，可配置 成任何類型的ZigBee設備協(xié)調器，路由器，終端設備；寬的電壓支持范圍(2.0V 3.6V)； 低電流消耗(接收27mA，發(fā)送27mA)和快速的轉換時間。Nandflash8采用K9F1G08U0M。 該芯片內(nèi)部存儲結構為(2K+64) Byte X 64Pages X 1024Blocks,芯片的工作電流為 10mA。F. RAM9采用FM24C512。當系統(tǒng)需要存儲數(shù)據(jù)時，首先保存在該芯片中，當保存2Kbyte數(shù)據(jù)后進行轉存，將數(shù)據(jù)轉存入NandflashS中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)測系統(tǒng)中的手持機的結構示意圖。如圖3所示，手 持機14包括輸入裝置，提供一個用戶界面，用于獲取指令；處理裝置，獲取并處理用戶指 令，生成控制信息；傳輸裝置，與Zigbee芯片建立通訊；顯示裝置，顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。本發(fā)明實施例中手持機結構主要可以包括Zigbee、USB、按鍵模塊、顯示屏模塊以 及其他電路，按鍵模塊為一種輸入裝置，可以是用戶界面式的鍵盤或觸摸屏式的輸入，用 戶可以利用手持機的輸入裝置輸入用戶指令，即設置參數(shù)的數(shù)據(jù)，該設置通過手持機上的 Zigbee通訊裝置傳輸給下位機的Zigbee芯片，最終主控芯片通過Zigbee芯片接收該用 戶指令，并進行相應的處理過程得到控制信息，同時，可以實現(xiàn)將主控芯片采集到的監(jiān)測數(shù) 據(jù)信息通過Zigbee芯片傳輸?shù)绞殖謾C，一方面可以存儲在手持機內(nèi)部，用戶可隨時調出查 看，另外一方面可通過USB將數(shù)據(jù)信息上傳至上位機以供分析，該上位機可以是地面站。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池管理的方案示意圖。如圖3所示的電池的電源管 理及供電方案圖。整個系統(tǒng)供電設計為6V IOV供電，電池保護模塊11對電池組提供過 流，短路，欠壓保護。同時通過開關可以將各種傳感器徹底關閉，以滿足低功耗要求。為達 到省電的目的，監(jiān)控模塊即工作的主控芯片有3種工作模式，待機模式、時間觸發(fā)模式和事 件觸發(fā)模式。待機模式是指監(jiān)控模塊處于低功耗待機狀態(tài)；時間觸發(fā)模式是指定時時間到， 監(jiān)控模塊需要進行氣壓、溫度、濕度的采集存儲；事件觸發(fā)模式是指監(jiān)控模塊監(jiān)測到了加速 度信息后進入工作狀態(tài)。模塊大部分時間處于低功耗待機狀態(tài)。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)測方法的流程圖。如圖4所示，該監(jiān)測方法包括如 下步驟SlOl至步驟S105 步驟S101，通過圖1中的主控芯片6獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)可包括溫度監(jiān)測數(shù) 據(jù)、加速度、濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)以及壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)；步驟S103，圖1中的轉發(fā)設備通過無線傳輸裝置獲取主控芯片6處理后的監(jiān)測數(shù) 據(jù)，其中，無線傳輸裝置是可以是Zigbee芯片7，主控芯片通過Zigbee芯片7與上位機建立 通訊，轉發(fā)設備包括網(wǎng)關13或者手持機14 ；步驟S105，轉發(fā)設備發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)至上位機，本發(fā)明實施例的轉發(fā)設備可以是網(wǎng) 關13或者手持機14。本發(fā)明實施例中，手持機14通過Zigbee7發(fā)送參數(shù)設置信號到主控芯片6，主控芯 片即CPU芯片6通過SPI模塊19接收將設置指令存入F. RAM9中，并進行相應設置。上述 過程也可以通過上位機15、網(wǎng)關13以及Zigbee芯片7實現(xiàn)。同時CPU芯片6將監(jiān)測數(shù)據(jù) 通過Zigbee芯片7發(fā)送至手持機14，手持機14轉發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)到上位機15進行相應處理， 或者通過網(wǎng)關13轉發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)到上位機15，實現(xiàn)了遠距離傳輸數(shù)據(jù)，以及遠距離控制環(huán)境 參數(shù)的設置以及監(jiān)控過程。根據(jù)上述實施例可知本發(fā)明的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸流程可以包括如下5類傳輸情況對于導向用戶的來說，存在三條通路⑴溫濕度芯片1的濕度傳感器和壓力計芯 片2采集的數(shù)據(jù)通過高速ADC模塊5由CPU模塊16接收，溫濕度芯片1的溫度傳感器采集 的數(shù)據(jù)通過AD模塊17傳輸給CPU模塊16，加速度計3的模擬信號先通過高速ADC芯片5 轉換為數(shù)字信號，再通過SPI模塊191由CPU模塊16所接收；CPU模塊16處理后的監(jiān)測數(shù) 據(jù)，通過并口存儲到F. RAM9中；(2) CPU模塊16處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過SPI模塊19傳送到Zigbee芯片7，Zigbee芯片7再將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到手持機14，手持機14再通過USB數(shù) 據(jù)線傳送到上位機；(3) Zigbee芯片7通過網(wǎng)關13將監(jiān)測數(shù)據(jù)直接傳送到上位機。
對于用戶導向CPU的數(shù)據(jù)流程來說，存在另外的兩條通路(4)手持機14/上位機 15發(fā)出的參數(shù)設置指令到達Zigbee芯片7，再通過SPI模塊192由CPU模塊16所接收并 進行相關參數(shù)設置；(5)地面站/上位機發(fā)出的參數(shù)設置指令通過網(wǎng)關13到達Zigbee芯 片，再通過SPI模塊192由CPU模塊16所接收。需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的 計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不 同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。系統(tǒng)運行過程當中，在初始階段CPU芯片6處于睡眠狀態(tài)，24g三軸向數(shù)字輸出加 速度計4對當前振動狀況進行采集，轉換為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)通過SPI模塊19發(fā)送給CPU模 塊16，若高于預定的值，則啟動另外兩個加速度計3，對當前振動進行三軸向加速度采集， 該數(shù)據(jù)通過高速ADC芯片5轉換為數(shù)字信號，并通過SPI模塊19向CPU模塊16發(fā)送；同時， CPU芯片6的定時器模塊20預定一個值的時間并每隔預定值的時間，啟動溫濕度芯片1和 氣壓計芯片2，對環(huán)境的溫濕度、壓力進行采集，溫濕度芯片1和氣壓計芯片2采集到的數(shù)據(jù) 傳送到CPU芯片6的AD模塊17，AD模塊17轉換完畢的數(shù)據(jù)為CPU模塊16所接收；CPU模 塊16對所接收到的數(shù)據(jù)進行處理，并通過并口存儲到F. RAM9 ；在手持機14或者上位機15 發(fā)出取數(shù)據(jù)指令時，再通過并口將數(shù)據(jù)取出并通過Zigbee傳輸給手持機14，進而通過USB 數(shù)據(jù)線傳送到上位機15，或者再通過網(wǎng)關13傳輸給上位機15 ；CPU模塊16將處理得出的 數(shù)據(jù)與預定的相關值比較，若超出正常范圍，則記錄下當前事發(fā)位置，并將該數(shù)據(jù)傳送到手 持機14或者上位機15。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的加速度量程的可調流程圖。如圖5所示，該方法包括 如下步驟在主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)之前手持機14向主控芯片6發(fā)送控制信息，控制信息 包括加速度計的量程參數(shù)，控制信息即用戶發(fā)出的指令；主控芯片6根據(jù)加速度計的量程 參數(shù)啟動加速度計3或4，其中，當量程參數(shù)小于等于第一預定值時，啟動第一加速度計4 ； 當量程參數(shù)大于第一預定值時，啟動第二加速度計3。第一加速度計4是24g三軸向數(shù)字式 加速度計，第二加速度計3是由兩只50g加速度計構成。其中，第一加速度計4的量程可以包括士6g、士 12g以及士24g，其中，當量程參數(shù) 小于等于士6g時，啟動第一加速度計4，并設置第一加速度計4的量程為士6g ；當量程參 數(shù)大于士6g且小于等于士 12g時，啟動第一加速度計4，并設置第一加速度計4的量程為 士 12g ；當量程參數(shù)大于士 12g且小于等于士 24g時，啟動第一加速度計4，并設置第一加速 度計4的量程為士 24g。上述實施例中，首先主控芯片6確定是否收到用戶的設置命令，即是否收到用戶 通過手持機14發(fā)送的控制信息，在確定主控芯片6在接收到軟件量程設置指令之后，對相 應的加速度計3或4進行量程配置。例如，若量程設置為士 10g，那么將啟用24g三軸向數(shù) 字式加速度計4，并將其量程設置為士 12g(因為24g三軸向數(shù)字式加速度計可以包括三種 可選量程，分別為士6g、士 12g、士24g)；若量程設置為士20g，仍然啟用24g三軸向數(shù)字式 加速度計4，并將其量程設置為士24g ；若量程設置為士50g，那么將啟用另外兩只50g模擬 輸出加速度計3。這樣上述過程即可實現(xiàn)加速度量程軟件可調。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的加速度測量流程圖。如圖6所示，該方法包括如下步 驟在啟動所述加速度計之后，所述方法還包括判斷所述加速度是否超過第二預定值，其 中，當所述加速度小于等于所述第二預定值時，讀取所述第一加速度計4的值；當所述加速 度大于所述第二預定值時，讀取所述第二加速度計3的值。本發(fā)明實施例中，第二預定值可 以是20g，該值由用戶設定。本發(fā)明上述實施例可以實現(xiàn)在初始情況下，24g三軸向數(shù)字式加速度計4處于常 開狀態(tài)，而另外兩只50g加速度計3處于低功耗狀態(tài)，當24g三軸向數(shù)字式加速度計檢測到 振動事件時，即檢測到的加速度已經(jīng)超過預先設定的閾值(該閾值用戶可自己設定)。24g 三軸向數(shù)字式加速度計進一步判斷加速度是否超過20g (本方案當前設定值)，若是，則讀 取兩只50g加速度計值并存儲；反之，則讀取24g加速度計值并存儲。從而實現(xiàn)加速度測量 以及事件觸發(fā)功能。圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池電源管理的流程圖。相應的如圖7所示，該流程 實現(xiàn)了在主控芯片6獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)之前，可以判斷加速度是否大于加速度閾值，其中，當加 速度大于加速度閾值時，主控芯片6進入工作狀態(tài)，否則，主控芯片進入待機狀態(tài)。具體為 24g加速度計檢測到振動事件之后，即將處于低功耗待機狀態(tài)的監(jiān)控模塊喚醒進入工作模 式，反之監(jiān)控模塊保持低功耗的待機狀態(tài)，由此實現(xiàn)系統(tǒng)低功耗。綜上可知，本發(fā)明采用了多顆加速度計組合應用(包括型號組合，位置設計，功能 分配等)，實現(xiàn)了對包裝箱/貨物三軸向的加速度采集，并利用24g三軸向數(shù)字輸出加速度 計4做到了量程軟件可調，提高了采集精度；將環(huán)境參數(shù)采集和無線傳送結合到一起，實現(xiàn) 了實時監(jiān)控以及免拆卸監(jiān)控；利用GPS確定事件發(fā)生位置，記錄中包含定位信息，能夠確定 事件發(fā)生位置；通過Zigbee進行大包數(shù)據(jù)傳送，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性；利用GPRS/CDMA進 行遠程數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；開發(fā)了專用手持設備，具備參數(shù)設置、數(shù)據(jù)存取，可隨時監(jiān) 測環(huán)境參數(shù)；同時，通過開關可以將各種傳感器關閉，達到低功耗的要求。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實現(xiàn)了如下技術效果可按設定的模式對環(huán)境 參數(shù)進行多點實時監(jiān)測和記錄；能通過手持機或網(wǎng)關以無線方式抄收各點數(shù)據(jù)，集中存儲； 能對數(shù)據(jù)進行分析和利用，建立全壽命周期健康狀態(tài)檔案，為保存和運輸提出更合理的依 據(jù)和要求；在環(huán)境變化超過設定的門限時，主動發(fā)出告警指示，便于使用維護人員迅速進行 處理，預防事故發(fā)生。本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品在實現(xiàn)以上技術效果的同時具備以下功能具備溫度、濕度、 壓力和開關量測量功能；具備正交三軸加速度、振動測量功能；具備沖擊檢測功能，并記錄 沖擊波形(波形長度不小于1秒)；具備計時功能；具備數(shù)據(jù)記錄、分析功能；具備無線數(shù)傳 通訊功能；具備工作模式以及參數(shù)可設置具備休眠/喚醒功能。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網(wǎng)絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們 中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的 硬件和軟件結合。以上僅為本 發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
一種運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括主控芯片以及與所述主控芯片相連的溫濕度芯片、加速度計和壓力機芯片，其特征在于，還包括無線傳輸裝置，與所述數(shù)據(jù)采集裝置的所述主控芯片連接；轉發(fā)設備，設置于所述無線傳輸裝置與上位機之間，從所述無線傳輸裝置獲取所述主控芯片處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將該監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述上位機。
2.根據(jù)權利要求1所述的運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述轉發(fā)設備為手持機，所 述無線傳輸裝置是Zigbee芯片，所述手持機用于通過所述Zigbee芯片向所述主控芯片發(fā) 送控制信息，所述控制信息包括所述監(jiān)測數(shù)據(jù)的參數(shù)設置。
3.根據(jù)權利要求2所述的運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述手持機包括 輸入裝置，提供一個用戶界面，用于獲取用戶指令；處理裝置，獲取并處理所述用戶指令，生成所述控制信息； 傳輸裝置，與所述Zigbee芯片建立通訊； 顯示裝置，顯示所述監(jiān)測數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括所述轉發(fā)設備是網(wǎng) 關，所述無線傳輸裝置是Zigbee芯片，所述網(wǎng)關用于將所述上位機的控制信息發(fā)送給所述 Zigbee芯片，所述控制信息包括所述監(jiān)測數(shù)據(jù)的參數(shù)設置。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng) 還包括GPS裝置，與所述主控芯片連接，獲取定位信息；GPRS/CDMA裝置，與所述主控芯片連接，用于遠程傳輸所述監(jiān)測數(shù)據(jù)。
6.一種運輸環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，包括主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)、加速度、濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)以 及壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)；轉發(fā)設備通過無線傳輸裝置獲取所述主控芯片處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中，所述無線傳 輸裝置是Zigbee芯片；所述轉發(fā)設備發(fā)送所述監(jiān)測數(shù)據(jù)至上位機。
7.根據(jù)權利要求6所述的運輸環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，在主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù) 之前，所述方法還包括手持機向所述主控芯片發(fā)送控制信息，所述控制信息包括加速度計的量程參數(shù)； 所述主控芯片根據(jù)所述加速度計的量程參數(shù)啟動所述加速度計，其中， 當所述量程參數(shù)小于等于第一預定值時，啟動第一加速度計； 當所述量程參數(shù)大于所述第一預定值時，啟動第二加速度計。
8.根據(jù)權利要求7所述的運輸環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，所述第一加速度計的量程 包括士6g、士 12g以及士24g，其中，當所述量程參數(shù)小于等于士6g時，啟動所述第一加速度計，并設置所述第一加速度計 的量程為士6g;當所述量程參數(shù)大于士6g且小于等于士 12g時，啟動所述第一加速度計，并設置所述 第一加速度計的量程為士 12g;當所述量程參數(shù)大于士 12g且小于等于士24g時，啟動所述第一加速度計，并設置所述第一加速度計的量程為士24g。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的運輸環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，在啟動所述加速度計之 后，所述方法還包括判斷所述加速度是否超過第二預定值，其中，當所述加速度小于等于所述第二預定值時，讀取所述第一加速度計的值； 當所述加速度大于所述第二預定值時，讀取所述第二加速度計的值。
10.根據(jù)權利要求6所述的運輸環(huán)境監(jiān)測方法，其特征在于，在主控芯片獲取監(jiān)測數(shù)據(jù) 之后，所述方法還包括判斷所述加速度是否大于加速度閾值，其中，當所述加速度大于所述加速度閾值時，所 述主控芯片進入工作狀態(tài)，否則，所述主控芯片進入待機狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法，其中，該運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置，該數(shù)據(jù)采集裝置包括主控芯片以及與主控芯片相連的溫濕度芯片、加速度計和壓力機芯片，還可以包括無線傳輸裝置，與數(shù)據(jù)采集裝置的主控芯片連接，在主控芯片與上位機之間建立通訊；轉發(fā)設備，設置于無線傳輸裝置與上位機之間，從無線傳輸裝置獲取主控芯片處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將該監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。通過本發(fā)明，能夠實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實時的遠程傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時可以實現(xiàn)提供手持機進行實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)并更改相關設置。
文檔編號G08C17/02GK101958041SQ201010296549
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者俞松耀, 李德魁, 王嘯, 王海全 申請人:北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司