一种带GPS定位的湿度传感智能终端的制作方法

本实用新型属于信息控制领域，涉及采用信息手段对湿度传感的智能控制，尤其是一种带gps定位的湿度传感智能终端。

背景技术：

目前，有源的湿度数据采集大部分采用有线式的采集系统，通信方式则使用传统的gsm系统通信。由于设备本身的耗能较大，必须需要有线电源保证才能持续供电，这样给现场安装湿度采集设备加大了施工难度(比如无法提供有线电源的现场环境)；而且，如果由于意外情况电源被切断，会造成采集设备的失效。同时，传统的湿度采集设备不具备gps定位功能，无法获取湿度采集的地理位置信息。

通过公开专利文献的检索，发现如下两篇与本专利申请相关的专利：

1、一种具有温湿度感应功能的gps车载终端系统(cn202049235u),包括gps车载终端,与gps车载终端电性连接的温度传感器,与gps车载终端电性连接的湿度传感器,与gps车载终端电性连接的天线,以及通过无线网络技术与天线数据连接的中央处理服务器。本实用新型与现有技术相比,具有能够感应周围环境的温度及湿度情况,并根据温度及湿度情况进行报警提醒的特点。

2、一种根据生产环境温湿度智能预警方法、存储介质及智能终端(cn109764915a)，所述方法包括：调用数据采集装置对待监控的生产环境区域进行温湿度数据采集，并通过wifi无线网络将采集到的温湿度数据上传至云平台；通过所述云平台对温湿度数据进行统计分析，获取所述待监控的生产环境区域的温湿度数据报表，并实时将所述温湿度数据与预设的湿湿度预警值进行比较；将温湿度数据报表可视化显示，并当所述温湿度数据高于所述温湿度预警值时，发出预警信息。

通过技术特征的对比，上述的第一篇公开专利及第二篇公开专利中，虽然目的相类似，但在技术方案方面与本专利申请不相同。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种带gps定位的湿度传感智能终端，该智能终端不采用有线方式，由高能锂电池供电，同时超低功耗免维护；并且，湿度传感器智能终端加载gps定位模块，当其发生丢失时可根据gps定位信息进行追回。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种带gps定位的湿度传感智能终端，包括高容量锂电池、电源转换、嵌入式mcu、bc20模组、模拟信号预处理电路、环境湿度传感器，由高容量高能锂电池供电，其特征在于：所述高容量锂电池的3.6v供电一部分给通信模块供电，另一部分通过ldo电源转换芯片转换成3.0v给板上其他器件供电，终端通过嵌入式mcustm32l1系列单片机完成io状态、外部湿度传感器及内部环境湿度传感器的监测以及无线通信模块通信；所述bc20模组同时集成了nb-iot通信和gps定位的功能；嵌入式mcu通过nb-iot通信模块与嵌入式mcu之间的usart信号电平转换电路实现嵌入式mcu和bc20模组信号之间的转换，转换的信号采用nb-iot通讯模块上传到nb-iot基站报警并给出位置信息，nb-iot基站生成工单；嵌入式mcu与环境湿度传感器采用i2c总线连接，嵌入式mcu连接模拟信号预处理电路进而与管道湿度传感器连接。

而且，所述环境湿度传感器的电路中，所采用的湿度传感器sht20的芯片u6，在休眠模式下具有ua级以下的电流消耗；嵌入式mcu通过i2c总线实时的读取环境湿度，r6、r7为i2c总线的上拉电阻以提供总线的驱动电流。

而且，所述模拟信号预处理电路，包括接口p6、信号继电器k6、去抖电路及低功耗单路运算放大器u7，接口p6为扩展用的4～20ma接口用来连接外部的湿度传感器，外部的湿度传感器安装在被测气体管道上面并通过4～20ma的模拟信号输入到终端中；在线路上连接的电阻r13为被测电流负载以将4～20ma的模拟电流信号转化为电压信号；信号继电器k6控制预处理电路的电源输入和模拟电压信号的输入，通过cur_en信号控制模拟信号预处理电路的功耗；在信号继电器后端的线路上设置有二极管d7及去抖电路，二极管d7为模拟电路的电压保护二极管，去抖电路由r12和c10组成，模拟电压信号经过低功耗单路运算放大器u7的保持输入到嵌入式mcu进行adc采样，在u7的前端线路上所设置的电阻r15给模拟信号预处理电路的输入提供一个稳定的初始输入电压。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型由高容量高能锂电池供电，nb-iot通讯超低功耗可实现免维护，由湿度测量部分监测环境湿度，湿度测量部分包括外部例如本实施例的管道湿度传感器及内部的如环境湿度传感器；当湿度达到预设值或湿度出现异常波动，触发报警机制激活gps定位部分，由nb-iot通讯部分将信息上报到系统管控平台，系统管控平台报警，并系统生产工单，将工单信息推送给指定运维人员的手机，进行现场运维。

2、本实用新型通过4～20ma的模拟接口可以和常用工业湿度传感器相连，安装被测管道附近；同时还可以定时采集周围环境的湿度值、管道中气体的湿度值以及gps的定位信息上报给平台处理，平台可以比较直观的获得管道的湿度分布。

3、本实用新型不采用有线方式，由高能锂电池供电，同时超低功耗免维护；湿度传感器智能终端加载gps定位模块，当其发生丢失时可根据gps定位信息进行追回。

附图说明

图1为本实用新型的控制电路方框图；

图2为本实用新型环境湿度传感器的电路原理图；

图3为本实用新型模拟信号预处理电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步说明：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。

一种带gps定位的湿度传感智能终端，其方框图参见图1，包括高容量锂电池、电源转换、嵌入式mcu、bc20模组、模拟信号预处理电路、环境湿度传感器，本终端由高容量高能锂电池供电，锂电池的3.6v供电一部分给通信模块供电，另一部分通过ldo电源转换芯片转换成3.0v给板上其他器件供电。板上通过嵌入式mcustm32l1系列单片机完成io状态、外部湿度传感器及内部环境湿度传感器的监测以及无线通信模块通信，板上的无线通信模块使用quectel厂商bc20模组的方案，bc20模组同时集成了nb-iot通信和gps定位的功能。嵌入式mcu通过nb-iot通信模块与嵌入式mcu之间的usart信号电平转换电路实现嵌入式mcu和bc20模组信号之间的转换，转换的信号采用nb-iot通讯模块上传到nb-iot基站报警并给出位置信息，nb-iot基站生成工单；嵌入式mcu与环境湿度传感器(本实施例型号为sht20)采用i2c总线连接，嵌入式mcu连接模拟信号预处理电路进而与管道湿度传感器连接。

图2为环境湿度传感器的电路原理图，所采用的湿度传感器sht20的芯片u6，在休眠模式下具有ua级以下的电流消耗，适合作为环境湿度的测量；嵌入式mcu通过i2c总线可以实时的读取环境湿度，r6、r7为i2c总线的上拉电阻，提供总线的驱动电流。

图3为模拟信号预处理电路的电路原理图，包括接口p6、信号继电器k6、去抖电路及低功耗单路运算放大器u7，接口p6为扩展用的4～20ma接口，用来连接外部的湿度传感器，外部的湿度传感器一般安装在被测气体管道上面，通过4～20ma的模拟信号输入到终端中；在线路上连接的电阻r13为被测电流负载，可以将4～20ma的模拟电流信号转化为电压信号；信号继电器k6控制预处理电路的电源输入和模拟电压信号的输入，通过cur_en信号可以灵活地控制模拟信号预处理电路的功耗；在信号继电器后端的线路上设置有二极管d7及去抖电路，二极管d7为模拟电路的电压保护二极管，去抖电路由r12和c10组成，模拟电压信号经过低功耗单路运算放大器u7的保持，输入到嵌入式mcu进行adc采样，在u7的前端线路上所设置的电阻r15给模拟信号预处理电路的输入提供一个稳定的初始输入电压。

本实施例所没有详细叙述的电路部分，包括一些外围电路，可以认为是现有技术；虽没有详细描述，或者不是十分清晰，但不影响本专利申请的技术完整性。

本实用新型的工作方式是：

将湿度传感智能终端安装在需要监测湿度的管道气体附近，终端定时采集被测管道气体的湿度、外部环境的湿度以及gps定位信息，通过nb-iot上报给平台。当被测管道气体的湿度值超出了规定的阈值范围时，触发告警并将报警信息上系统管控平台生成工单，平台将工单推送给运维人员。