专利名称：一种无线实时温度监测记录方法
技术领域：
本发明涉及一种无线实时温度监测记录装置，可以实现低温冷冻货物的自动 温度检测，属于无线传感器技术领域。
技术背景目前各种低温冷冻货物温度监测使用的设备，均采用简单的温度计设备。也 就说，只能显示当前的温度，而不能自动记录整个运输和仓储过程中的温度，也 不能将温度记录通过无线的方式传输到电脑中去，上述设备都存在着温度信息无 法保存和传输的缺陷。 发明内容本发明的目的是提供一种工作稳定，无线数据传输的实时温度监测记录方法。为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种无线实时温度监测记录方 法，其特征在于，其方法为第一步，将温度监测记录器安装在需要监测温度的低温冷冻货物箱上，每个温 度监测记录器都有用以识别不同的货物的唯一固定的2字节长度的机 号，无线数据接收器装置分别安装在冷冻仓库的各个出入口，无线数 据接收器装置和电脑通过网络连接，每个无线数据接收器也有唯一的通讯地址，用于确定所安装的不同出入口； 第二步，使用C语言，编制程序，运行在电脑上；第三步，温度监测记录器间隔五秒钟采集一次当前温度记录并保存，然后通过 无线射频方式发送一次信息，当安装有温度监测记录器的低温冷冻货 物箱，经过安装有无线数据接收器的仓库出入口时，无线数据接收器 接收到温度监测记录器发来的信息后，通过无线方式发送要求温度监 测记录器上传温度记录的命令；第四步，温度监测记录器接收到无线数据接收器发来的数据上传命令信息后，把存储的所有温度记录信息发送到无线数据接收器； 第五步，无线数据接收器接收到的全部温度记录信息，将通过有线方式，传送到 电脑主机。所述的温度监测记录器装置由天线、无线射频Radio Frequency收发单元、 数据处理单元、温度传感器、数据存储单元和电池组成，数据处理单元分别与温 度传感器、无线射频Radio Frequency收发单元、数据存储单元和电池连接，无 线射频Radio Frequency收发单元与天线连接，电池分别与无线射频Radio Frequency收发单元、温度传感器和数据存储单元连接。所述的无线数据接收器装置由天线模块、无线射频Radio Frequency收发单 元、数据处理单元、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯 接口单元组成，数据处理单元分别与无线射频Radio Frequency收发单元、数据 存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元连接，无线射频 Radio Frequency收发单元与天线模块连接，电源管理单元和RS485通讯接口单 元连接，无线射频Radio Frequency收发单元与天线连接，电源管理单元分别与 无线射频Radio Frequency收发单元、数据存储单元、实时时钟单元和RS485 通讯接口单元连接。本发明的温度监测记录器安装在需要监测温度的低温冷冻货物箱上，无线数 据接收器设于仓库的出入口，安装有温度监测记录器的低温冷冻货物箱在运输的 过程中，温度传感器每隔一段时间采集一次当前温度数据，并保存在存储单元中， 当温度监测记录器通过仓库出入口时，出入口旁边安装的内部同样有2. 4GHz无 线射频模块的无线数据接收器通过无线射频通讯方式收到温度监测记录器所发 送的温度记录信息，无线数据接收器同时将温度记录信息保存并通过RS485通讯 接口将温度记录信息上传至监测和数据管理中心的电脑上。本发明的优点是使安装有温度监测记录器的低温冷冻货物箱通过安装有无 线数据接收器的仓库出入口通道时，运输过程中的温度记录实时完成传输，使得 低温冷冻货物在传输过程中的温度控制与监测的方便性明显提高。
图1为一种无线实时温度监测记录装置；图2为一种温度监测记录器结构示意图； 图3为温度监测记录器数据处理单元示意图； 图4为无线数据接收器示意图； 图5为无线数据接收器数据处理单元示意图； 图6为温度监测记录器通讯示意图； 图7为无线数据接收器通讯示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 实施例如图1所示，为一种无线实时温度监测系统结构示意图， 一种无线实时温度 监测记录装置由温度监测记录器和无线数据接收器组成，温度监测记录器安装在 需要监测温度的低温冷冻货物箱上，无线数据接收器设于仓库的出入口，每个无 线数据接收器和电脑通过网络连接。如图2所示，为温度监测记录器结构示意图，所述的温度监测记录器装置由 天线、无线射频Radio Frequency收发单元、数据处理单元、温度传感器、存储 单元和电池组成，数据处理单元分别与温度传感器、无线射频Radio Frequency 收发单元、存储单元和电池连接，无线射频Radio Frequency收发单元与天线连 接，电池分别与无线射频Radio Frequency收发单元、温度传感器和数据存储单 元连接。天线属于印刷偶极子天线，该天线具有尺寸小、易于电路集成等特点，该天 线工作频率为2.4GHz，带宽450MHz，天线整体大小为20*1. 5腿；本发明采用电池供电方式，因此电池使用寿命对于产品的实际应用起到关键 的作用，通过电源管理单元，将使得系统的大部分时间处于休眠状态。每隔5 秒自动唤醒后采集一次温度数据，并且发送2. 4GHz无线射频信号后接受无线数 据接收器的应答，如果有应答，则上传数据，工作结束后立即切换到休眠状态。温度监测记录器RF收发单元采用了调制方式为GFSK的2. 4GHz芯片，主要 技术特点如下-(1) GFSK调制/解调方式；(2) 数据传输速率可设置为250k-lMb/s;(3) 所需外围元件极少；(4) 芯片内可校准电压为1.9 —3. 6V;该芯片在2. 4GHz ISM频段通信，即使很靠近无线局域网(WLAN)、蓝牙和微波 炉也能提供清晰、可靠的通信，250k-lM Mbps数据速率使它的数据传输时间、 等待时间縮短并减小了干扰，增加了电池寿命，该芯片提供完整的2. 4GHz无线 电解决方案。如图3所示，为温度监测记录器数据处理单元示意图，所述的温度监测记录 器数据处理单元由数据处理芯片、系统晶振、程序下载接口、数据接口和复位单 元组成，数据处理芯片分别与系统晶振、程序下载接口、数据接口和复位单元连 接。温度监测记录器数据处理单元使用的微处理器为美国TI公司的MSP430F123 单片机，具有强大处理能力的MSP430单片机是一个16位的单片机，采用了精 简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的 操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及 片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的査表处理指令；有较高的处理速 度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125 ns ，这些特点保证了可编制出高效率 的源程序。在运算速度方面，MSP430单片机能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的 指令周期。16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能 实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法。MSP430系列单片机的中 断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的备用状态时， 用中断请求将它唤醒只用6ps 。超低功耗的MSP430单片机之所以有超低的功 耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之 处。主要技术特点如下(1) 低工作电压范围1.8 V —3.6 V;(2) 超低功耗活动模式200 "A at 1 MHz， 2.2 V;待机模式0.7UA;关闭(RAM Retention): 0. 1pA;(3) 超快1 u s内从待机模式唤醒；(4) 16-Bit RISC指令体系，65ns指令周期；(5) 基本时钟模块结构 —内部频率高达16MHz 一 32-kHz晶体振荡器 一高频晶振可达16MHz —共振器一外部时钟源；(6) 16-Bit Timer_A (带3捕获/比较寄存器)；(7) 片内比较器，可用于模拟信号比较或可用于斜边A/D转换；(8) 串行在线编程，无需外部编程电压，可编程的安全熔丝代码保护。 如图4所示，为一种无线数据接收器装置结构示意图，所述的无线数据接收器装置由天线模块、无线射频Radio Frequency收发单元、数据处理单元、数据 存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元组成，数据处理 单元分别与无线射频Radio Frequency收发单元、数据存储单元、实时时钟单元、 电源管理单元和RS485通讯接口单元连接，无线射频Radio Frequency收发单元 与天线模块连接，电源管理单元分别与无线射频Radio Frequency收发单元、数 据存储单元、实时时钟单元和RS485通讯接口单元连接。天线模块是由微带天线和PCB板组成，该天线具有低剖面、易于电路集成等 特点。主要技术特点如下(1)该天线工作频率为2.4GHz,带宽400MHz,天线大小为35*40*1. 5 ■;(1) PCB板采用的是聚四氟乙烯高频板，此PCB板具有低介电常数、高Q 值等特点；(2) 最终设计的天线增益可达到5dBi，极化形式为垂直极化，水平面、垂 直面3dB波瓣宽度在65度_70度之间，前后比可大于16dB。RF收发单元采用了调制方式为GFSK的2. 4GHz芯片，主要技术特点如下(1) GFSK调制/解调方式；(2) 数据传输速率可设置为250k-lMb/s;(3) 所需外围元件极少；(4) 芯片内可校准电压为1.9一3.6V。该芯片在2. 4GHz ISM频段通信，即使很靠近无线局域网(WLAN)、蓝牙和微波 炉也能提供清晰、可靠的通信，250k-1M Mbps数据速率使它的数据传输时间、 等待时间縮短并减小了干扰，增加了电池寿命，该芯片提供完整的2. 4GHz无线 电解决方案。RS485通讯接口单元由RS485接口、抗干扰模块、通讯芯片，光耦隔离芯片 组成，通讯芯片与数据处理单元连接。如图5所示，为无线数据接收器数据处理单元示意图，所述的无线数据接收 器单元由数据处理芯片、系统晶振、程序下载接口、数据接口和复位单元、实时 时钟晶振和上拉电阻组成，数据处理芯片分别与系统晶振、程序下载接口、数据 接口、复位单元、实时时钟晶振和上拉电阻连接。数据处理芯片与温度监测记录装置一样为TI公司的MSP430系列单片机， 型号是MSP430F169，具有强大处理能力的MSP430单片机是一个16位的单片机， 采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存 器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的 处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125 ns 。这些特点保证了可编制出 高效率的源程序。如图6、图7所示，为本发明通讯流程图，使用C语言，编制程序，运行在 电脑上，分别对应温度监测记录器和无线数据接收器，在运输中使用时，温度监 测记录器安装在需要监测温度的低温冷冻货物箱上，每个温度监测记录器都有唯 一固定的2字节长度的机号，用以识别不同的货物。无线数据接收器装置分别安 装在冷冻仓库的各个出入口，无线数据接收器装置和电脑通过网络连接，每个无 线数据接收器也有唯一的通讯地址，用于确定所安装的不同出入口。温度监测记录器间隔五秒钟采集一次当前温度记录并保存，然后通过无线射频方式发送一次 信息，当安装有温度监测记录器的低温冷冻货物箱，经过安装有无线数据接收 器的仓库出入口，无线数据接收器接收到温度监测记录器发来的信息后，通过无 线方式发送要求温度监测记录器上传温度记录的命令。温度监测记录器接收 到无线数据接收器发来的数据上传命令信息后，把存储的所有温度记录信息发送 到无线数据接收器。无线数据接收器接收到的全部温度记录信息，将通过有线方 式，传送到电脑主机。
权利要求
1.一种无线实时温度监测记录方法，其特征在于，其方法为第一步，将温度监测记录器安装在需要监测温度的低温冷冻货物箱上，每个温度监测记录器都有用以识别不同的货物的唯一固定的2字节长度的机号，无线数据接收器装置分别安装在冷冻仓库的各个出入口，无线数据接收器装置和电脑通过网络连接，每个无线数据接收器也有唯一的通讯地址，用于确定所安装的不同出入口；第二步，使用C语言，编制程序，运行在电脑上；第三步，温度监测记录器间隔五秒钟采集一次当前温度记录并保存，然后通过无线射频方式发送一次信息，当安装有温度监测记录器的低温冷冻货物箱，经过安装有无线数据接收器的仓库出入口，无线数据接收器接收到温度监测记录器发来的信息后，通过无线方式发送要求温度监测记录器上传温度记录的命令；第四步，温度监测记录器接收到无线数据接收器发来的数据上传命令信息后，把存储的所有温度记录信息发送到无线数据接收器；第五步，无线数据接收器接收到的全部温度记录信息，将通过有线方式，传送到电脑主机。
2. 根据权利要求1所述的一种无线实时温度监测记录方法，其特征在于，所 述的温度监测记录器装置由天线、无线射频Radio Frequency收发单元、 数据处理单元、温度传感器、存储单元和电池组成，数据处理单元分别与 温度传感器、无线射频Radio Frequency收发单元、存储单元和电池连接， 无线射频Radio Frequency收发单元与天线连接，电池分别与无线射频 Radio Frequency收发单元、温度传感器和数据存储单元连接。
3. 根据权利要求2所述的一种无线实时温度监测记录方法，其特征在于，所 述的数据处理单元由数据处理芯片、系统晶振、程序下载接口、数据接口 和复位单元组成，数据处理芯片分别与系统晶振、程序下载接口、数据接 口和复位单元连接。
4. 根据权利要求1所述的一种无线实时温度监测记录方法，其特征在于，所 述的无线数据接收器装置由天线模块、无线射频Radio Frequency收发单、 数据处理单元、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通 讯接口单元组成，数据处理单元分别与无线射频Radio Frequency收发单 元、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元 连接，无线射频Radio Frequency收发单元与天线模块连接，电源管理单 元分别与无线射频Radio Frequency收发单元、数据存储单元、实时时钟 单元和RS485通讯接口单元连接。
5. 根据权利要求4所述的一种无线实时温度监测记录方法，其特征在于，所 述的无线数据接收器数据处理单元由数据处理芯片、系统晶振、程序下载 接口、数据接口和复位单元、实时时钟晶振和上拉电阻组成，数据处理芯 片分别与系统晶振、程序下载接口、数据接口、复位单元、实时时钟晶振 和上拉电阻连接。
全文摘要
本发明涉及一种无线实时温度监测记录方法，其特征在于，将温度监测记录器安装在需要监测温度的低温冷冻货物箱上，将无线数据接收器设于仓库的出入口，每个无线数据接收器和电脑通过网络连接。当安装有温度监测记录器的低温冷冻货物箱通过安装有无线数据接收器的仓库出入口通道时，运输过程中的温度记录实时完成传输，本发明的优点是使得低温冷冻货物在传输过程中的温度控制与监测的方便性明显提高。
文档编号G01K1/00GK101308044SQ20081003938
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月23日 优先权日2008年6月23日
发明者曹颖晶, 沈思宇, 王建华, 钧 马 申请人:上海轶龙应用软件开发有限公司