专利名称：一种基于网络的环境温湿度测量装置的制作方法
技术领域：
一种基于网络的环境温湿度测量装置技术领域[0001]本发明涉及一种基于网络的环境温湿度测量装置，特别是利用以太网技术、TCP/ IP协议、I2C总线技术、USB供电技术等实现的环境温湿度测量装置。
背景技术：
[0002]目前，公知的一般的环境温湿度的测量方式是用独立的数字/模拟温湿度计进行现场测量。[0003]这种装置使用时的缺点是需要测量人员在环境现场并近距离使用温湿度计进行温湿度测量并读数，不能通过远程进行测量和读数，如果是人员较难长时间进入的环境或者环境比较恶劣，容易使测量人员遭受不必要的困苦，如果测量的点特别多的话，工作量会增大许多。[0004]此方式的另外一个缺点是需要周期性、长时间观察环境温湿度时要反复测量，工作繁琐，费时费力。[0005]通过采用网络技术设计一种通过以太网传输采集到的环境温湿度数据的测量装置，就可以解决上述问题。[0006]目前也有采用有线技术实现温湿度数据采集的设备，但是主要采用的是RS-485 串行传输技术，其接收端需要专门的RS-485串口设备，在采集点较多的情况下，设备端口扩充起来比较困难，而且其传输速率较低。以太网是目前应用最广泛的网络技术，实现及部署非常方便，成本低。在其网络上运行的TCP/IP协议也是目前世界上成熟的、运行效率高的网络协议，I2C总线是一种简单易行的串行总线技术，本发明通过1 总线将采集到的数字温湿度传感器的温湿度数据转化为标准的IP协议数据包，通过以太网发送到网络上，由连接在网络上的监控微机接收数据，汇总显示，并可通过监控微机上的监控程序发送控制命令等给温湿度测量装置，实现原理简单易行，经济实用，功能扩充方便，为环境温湿度监控带来了新的手段和设备。[0007]目前也有类似的有线温湿度采集设备发明，例如由杭州电子科技大学申请公开的实用新型专利“一种基于MSP430单片机的温湿度仪”(专利号201020049398，授权公告日为2010年9月15日)中也提到了采用单片机及有线传输技术实现温度计，但是它利用的是RS-485和RS-232串行总线传输数据，速度低，没有利用以太网技术来实现本发明专利的独特功能。另外由江苏省电力公司南京供电公司申请公开的实用新型专利“实验室温湿度监控装置”(专利号200820215109，授权公告日为2009年11月18日)中提到的利用数字温度传感器、数字湿度传感器和单片机实现的温湿度采集装置，但它没有提到利用TCP/IP 协议和以太网网络技术，也没有本装置中采用的1 总线，也与本发明有一定差距。发明内容[0008]为了克服现有环境温湿度测量方法的不足，本发明提供一种基于网络的环境温湿度测量装置。该发明通过采用以太网技术，把温湿度测量装置(1)测量到的环境温湿度数3据通过以太网( 传输到监控微机O)，并且能通过程序控制实现定时测量、温湿度报警等功能，大大降低了测量的工作量，并且比其它类似有线温湿度测量装置功耗更低，实时性更好，扩充容易。[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用以太网技术及TCP/IP网络协议，通过温湿度传感器(4)对环境的温湿度进行采集，按照TCP/IP协议将采集到的数据转换成IP包，实时传送到监控微机( 上，并能通过网络对温湿度测量装置(1)进行设置、 控制，实现告警等功能。一个监控微机( 可以支持多个温湿度测量装置(1)的数据采集及控制。如果不联网，直接通过USB接口(10)与计算机相连，也可以进行温湿度测量。另外，为了保证测量的准确，避免其它电子器件发热对温湿度传感器⑷的影响，采用了温湿度传感器⑷与控制板(5)分离式设计，并在它们中间选用隔热材料(6)进行隔离，最大程度的减小了对温湿度传感器(4)的干扰，保证测量的准确度。温湿度测量装置(1)可以通过USB接口与计算机连接，并通过USB模拟串口设备的方式实现温湿度数据及控制命令的传输。通过增加隔热层(6)减少其它电子器件对数字温湿度传感器的影响，提高温湿度测量装置(1)的测量准确度。温湿度测量装置(1)上可以增加液晶显示模块(13)，从而可以在温湿度测量装置(1)上直接观测温湿度数据。[0010]本发明的有益效果是，可以实时、远程测量环境的温湿度，通过以太网网络实现有效的监控和告警，方便，经济，智能。[0011]本发明比其他类似发明更加先进和改进的地方是[0012](1)采用以太网技术，传输速率更快；[0013](2)以太网设备价格低廉，技术成熟，部署更方便；[0014](3)传输距离远，稳定性强；[0015](4)支持多点同时测量及集中监控，远程监控；[0016](5)温湿度测量装置的设计，更加小型化，功耗低；[0017](6)有控制功能，方便进行告警温湿度设置、数据采集间隔时间等设置。[0018](7)可以方便的连入现有的计算机网络中，保护已有系统投资。
[0019]
以下结合附图对本发明做进一步说明。[0020]图1是本发明中网络连接设计示意图。[0021]图2是本发明中温湿度测量装置的设计组成框图。[0022]图3是本发明中控制板的设计原理框图。[0023]图4是本发明中温湿度测量装置中微处理器程序的概要工作流程图。
具体实施方式
[0024]在本发明中，有两种实施方式，适用于不同的场合使用。[0025]第一种方式温湿度测量装置(1)通过USB接口(10)使用的方式。在这种方式中，温湿度测量装置(1)通过USB接口(10)直接和计算机相连，温湿度测量装置(1)采集到的温湿度数据通过USB接口直接发送到计算机中，在计算机中通过把USB端口设备模拟成串口设备，通过简单的串口程序即可显示温湿度数据。此时USB接口也负责温湿度测量装置(1)的供电。[0026]第二种方式温湿度测量装置(1)联网使用的方式，见图1所示。在这种方式中， 温湿度测量装置(1)连接在以太网( 上，温湿度测量装置(1)采集到的温湿度数据通过以太网( 按照TCP/IP协议发送给监控微机O)，监控微机O)中运行监控程序将温湿度数据进行显示。此种工作方式下，一个监控微机( 可以和一个或多个温湿度测量装置(1) 配合使用，监控微机( 可以同时接收多个温湿度测量装置(1)发送来的温湿度数据，并按照温湿度测量装置(1)的设备编号分别显示各个温湿度数据，达到同时监控显示多个采集点温湿度的目的。[0027]在这两种实施方式中，涉及了温湿度测量装置(1)的设计，下面进行说明。[0028]温湿度测量装置(1)是放置在被测环境中的温湿度探测及数据采集、传输装置， 负责测量温湿度并按照设定的时间间隔把测量的温湿度数据发送到网络上。温湿度测量装置(1)由数字式温湿度传感器G)、控制板(5)、隔热材料(6)以及外壳(7)组成，其设计组成框图如图2所示。控制板(5)则由微处理器(8)、串口转网口模块(9)、串口转USB模块 (10)、开关(11)及状态显示灯(12)组成，其原理框图如图3所示。温湿度测量装置(1)的基本工作原理是由微处理器(8)通过1 总线控制数字式温湿度传感器(4)进行环境温湿度的数据采集，把数据通过串口同时传送给串口转网口模块(9)和串口转USB模块(10)， 再由串口转网口模块(9)传送到网络上，由串口转USB模块(10)传送到USB接口上。在两种实施方式中，都由USB接口供电，第一种实施方式中是由监控微机( 的USB接口直接供电，第二种实施方式中还可以配备单独的USB充电器直接供电。[0029]温湿度测量装置(1)中微处理器运行的程序的具体流程是首先进行设备初始化，按照预先设定的采集时间间隔通过I2C总线采集温湿度数据，然后把采集到的数据按照约定格式通过微处理器串口发送出去，即发送给串口转网口模块(9)和串口转USB模块 (10)，发送完成后进入低功耗休眠状态，以节省电源能耗。定时器时间到后再次采集数字式温湿度传感器的数据并发送。具体工作流程图见图4.[0030]在上述的温湿度测量装置(1)设计中，微处理器(8)芯片可以选择TI公司MSP430 系列低功耗微处理器如MSP430F2274。数字式温湿度传感器(4)可选用SHT21数字温湿度传感器。串口转网口模块⑶)可选用致远电子公司IPort模块。串口转USB模块(10)可选用CP2102芯片。[0031]在具体实现时，可以有如下设计上的变化[0032](1)在温湿度测量装置(1)中可以具有液晶显示模块(13)，这样可以在设备上直接显示温湿度数据，方便观察。[0033](2)在温湿度测量装置(1)中可以增加RS-485电平转换芯片，实现在RS-485串行总线上的传输，满足特定用户的需要。
权利要求1.一种基于网络的环境温湿度测量装置，该发明采用以太网技术及TCP/IP网络协议， 通过内置的温湿度传感器对环境的温湿度进行采集，按照TCP/IP协议将采集到的数据转换成IP包，实时传输到监控微机上，并能通过网络对温湿度测量装置进行设置、控制，实现告警等功能。
2.根据权利要求1的一种温湿度测量装置，其特征是采用以太网技术及TCP/IP网络协议。
3.根据权利要求1的一种温湿度测量装置，其特征是利用微处理器，数字温湿度传感器，串口转网口模块，串口转USB模块实现的温湿度测量装置。
4.根据权利要求3的一种温湿度测量装置，其特征是可以通过USB接口与计算机连接， 并通过USB模拟串口设备的方式实现温湿度数据及控制命令的传输。
5.根据权利要求3的一种温湿度测量装置，其特征是可以通过以太网与监控微机通信，通过网络进行温湿度测量数据采集及温湿度测量装置的控制。
6.根据权利要求3的一种温湿度测量装置，其特征是通过增加隔热层减少其它电子器件对数字温湿度传感器的影响，提高测量准确度。
7.根据权利要求3的一种温湿度测量装置，其特征是可以增加液晶显示模块，从而可以在温湿度测量装置上直接观测温湿度数据。
专利摘要本实用新型涉及一种基于网络的环境温湿度测量装置，特别是利用以太网和TCP/IP协议以及I2C总线技术实现环境温湿度测量装置的设计。为了克服现有环境温湿度测量方法的不足，本实用新型提供一种基于网络的环境温湿度测量装置。采用以太网技术，通过温湿度测量装置(1)测量环境温湿度，按照TCP/IP网络协议通过以太网(3)将温湿度数据实时传输至监控微机(2)上，实现环境温湿度的网络监控测量，并能对温湿度测量装置(1)进行设置、控制，实现告警等功能。一个网络上可以连接多个温湿度测量装置(1)，并且比其它类似有线温湿度测量设备功耗更低，实时性更好，设计简单易行。
文档编号G05D27/02GK202257326SQ20112029661
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者王国臣 申请人:索科维尔(北京)软件系统有限公司