一种室温采集装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及供暖监测设备技术领域，尤其涉及一种室温采集装置及系统。


背景技术：

2.城镇居民供暖问题牵涉到国计民生，属于监管部门关心的重点领域，因此，监管部门对于用户侧供热效果的实时室温监测评估具有重要意义，为实现对居民供暖效果的全面监控，必须建立监管部门及供暖企业的专用监控平台，这就需要对供暖区域内的所有采集终端实施联网及海量数据上传处理，实现二网平衡，以保证整个系统所在区域的供暖质量。而现有的nb型室温采集装置信号质量不稳定、不能适用于专网，为弥补现有技术的缺点，需要实现稳定的无线联网，并且需要一种低成本、高可靠的终端装置、最终实现对整个供暖区域的全面监控，协助监管部门解决好重要的民生问题。
3.现有技术问题及思考：
4.如何解决室温监测性能较不稳定的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种室温采集装置及系统，其通过取电板、电源转换单元、采集板、第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置等，实现室温监测性能较稳定。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种室温采集装置包括取电板、设置在取电板上的电源转换单元、设置在取电板上的采集板以及设置在采集板上的第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置，所述电源转换单元与第一稳压器电连接，电源转换单元与第二稳压器电连接，所述第一稳压器与第一无线通信装置电连接，所述第二稳压器与控制器电连接，第二稳压器与温度传感器电连接，所述温度传感器与控制器电连接并通信，所述控制器与第一无线通信装置电连接并通信。
7.进一步的技术方案在于：所述第一稳压器和第二稳压器均为线性稳压器，第一稳压器为第一线性稳压器u3，第二稳压器为第二线性稳压器u4。
8.进一步的技术方案在于：所述取电板为开关式取电板，所述电源转换单元包括用于将交流220v输入转换成直流9v输出的取电模组u1和第三线性稳压器u2，所述取电模组u1与第三线性稳压器u2电连接并形成第一电源转换单元；或者所述取电板为插座式取电板，所述电源转换单元为用于将交流220v输入转换成直流5v输出的电源模块u8即第二电源转换单元。
9.进一步的技术方案在于：所述温度传感器为用于获取温度和湿度信息的温湿度传感器u5。
10.进一步的技术方案在于：所述第一无线通信装置为wifi模组u6。
11.进一步的技术方案在于：所述控制器为单片机u7。
12.一种室温采集系统，基于上述的室温采集装置，还包括用于收集温度信息的云端
服务器和第二无线通信装置，所述第二无线通信装置与第一无线通信装置无线连接并通信，第二无线通信装置通过互联网与云端服务器连接并通信。
13.进一步的技术方案在于：还包括用于企业使用的企业服务器和用于监管部门使用的监管服务器，所述企业服务器通过互联网与云端服务器连接并通信，所述监管服务器通过互联网与云端服务器连接并通信。
14.进一步的技术方案在于：所述第二无线通信装置为路由器。
15.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
16.一种室温采集装置包括取电板、设置在取电板上的电源转换单元、设置在取电板上的采集板以及设置在采集板上的第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置，所述电源转换单元与第一稳压器电连接，电源转换单元与第二稳压器电连接，所述第一稳压器与第一无线通信装置电连接，所述第二稳压器与控制器电连接，第二稳压器与温度传感器电连接，所述温度传感器与控制器电连接并通信，所述控制器与第一无线通信装置电连接并通信。该技术方案，其通过取电板、电源转换单元、采集板、第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置等，实现室温监测性能较稳定。
17.一种室温采集系统，基于上述的室温采集装置，还包括用于收集温度信息的云端服务器和第二无线通信装置，所述第二无线通信装置与第一无线通信装置无线连接并通信，第二无线通信装置通过互联网与云端服务器连接并通信。该技术方案，其通过取电板、电源转换单元、采集板、第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器、第一无线通信装置、云端服务器和第二无线通信装置等，实现室温监测性能较稳定。
18.详见具体实施方式部分描述。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例1的原理框图；
20.图2是本实用新型实施例2的原理框图；
21.图3是本实用新型实施例3的原理框图；
22.图4是室温采集系统的数据流图；
23.图5是室温采集系统的电源布线图；
24.图6是本实用新型中第一电源转换单元的电路原理图；
25.图7是本实用新型中第二电源转换单元的电路原理图；
26.图8是本实用新型中第一线性稳压器的电路原理图；
27.图9是本实用新型中第二线性稳压器的电路原理图；
28.图10是本实用新型中第一无线通信装置的电路原理图；
29.图11是本实用新型中控制器的电路原理图；
30.图12是本实用新型中温湿度传感器的电路原理图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使
用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
33.实施例1：
34.如图1所示，本实用新型公开了一种室温采集装置包括取电板、固定在取电板上的电源转换单元、固定在取电板上的采集板以及固定在采集板上的第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置，所述电源转换单元与第一稳压器电连接，电源转换单元与第二稳压器电连接，所述第一稳压器与第一无线通信装置电连接，所述第二稳压器与控制器电连接，第二稳压器与温度传感器电连接，所述温度传感器与控制器电连接并通信，所述控制器与第一无线通信装置电连接并通信。
35.所述第一稳压器和第二稳压器均为线性稳压器，第一稳压器为第一线性稳压器u3，第二稳压器为第二线性稳压器u4。
36.所述取电板为开关式取电板，所述电源转换单元包括用于将交流220v输入转换成直流9v输出的取电模组u1和第三线性稳压器u2，所述取电模组u1与第三线性稳压器u2电连接并形成第一电源转换单元。
37.所述温度传感器为用于获取温度和湿度信息的温湿度传感器u5。
38.所述第一无线通信装置为wifi模组u6。
39.所述控制器为单片机u7。
40.其中，单片机、线性稳压器、取电模组、温湿度传感器和wifi模组本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。
41.实施例2：
42.实施例2不同于实施例1之处在于，取电板为插座式取电板，所述电源转换单元为用于将交流220v输入转换成直流5v输出的电源模块u8即第二电源转换单元。
43.如图2所示，本实用新型公开了一种室温采集装置包括取电板、固定在取电板上的电源转换单元、固定在取电板上的采集板以及固定在采集板上的第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置，所述电源转换单元与第一稳压器电连接，电源转换单元与第二稳压器电连接，所述第一稳压器与第一无线通信装置电连接，所述第二稳压器与控制器电连接，第二稳压器与温度传感器电连接，所述温度传感器与控制器电连接并通信，所述控制器与第一无线通信装置电连接并通信。
44.所述第一稳压器和第二稳压器均为线性稳压器，第一稳压器为第一线性稳压器u3，第二稳压器为第二线性稳压器u4。
45.所述取电板为插座式取电板，所述电源转换单元为用于将交流220v输入转换成直流5v输出的电源模块u8即第二电源转换单元。
46.所述温度传感器为用于获取温度和湿度信息的温湿度传感器u5。
47.所述第一无线通信装置为wifi模组u6。
48.所述控制器为单片机u7。
49.其中，单片机、线性稳压器、电源模块、温湿度传感器和wifi模组本身以及相应的
通信连接技术为现有技术在此不再赘述。
50.实施例3：
51.实施例3不同于实施例1之处在于，还包括云端服务器、第二无线通信装置、企业服务器和监管服务器。
52.如图3所示，本实用新型公开了一种室温采集系统包括取电板、固定在取电板上的电源转换单元、固定在取电板上的采集板、固定在采集板上的第一稳压器、第二稳压器、控制器、温度传感器和第一无线通信装置、用于收集温度信息的云端服务器和第二无线通信装置、用于企业使用的企业服务器以及用于监管部门使用的监管服务器，所述电源转换单元与第一稳压器电连接，电源转换单元与第二稳压器电连接，所述第一稳压器与第一无线通信装置电连接，所述第二稳压器与控制器电连接，第二稳压器与温度传感器电连接，所述温度传感器与控制器电连接并通信，所述控制器与第一无线通信装置电连接并通信。
53.所述第一稳压器和第二稳压器均为线性稳压器，第一稳压器为第一线性稳压器u3，第二稳压器为第二线性稳压器u4。
54.所述取电板为开关式取电板，所述电源转换单元包括用于将交流220v输入转换成直流9v输出的取电模组u1和第三线性稳压器u2，所述取电模组u1与第三线性稳压器u2电连接并形成第一电源转换单元。
55.所述温度传感器为用于获取温度和湿度信息的温湿度传感器u5。
56.所述第一无线通信装置为wifi模组u6。
57.所述控制器为单片机u7。
58.所述第二无线通信装置为路由器。
59.所述第二无线通信装置与第一无线通信装置无线连接并通信，第二无线通信装置通过互联网与云端服务器连接并通信。
60.所述企业服务器通过互联网与云端服务器连接并通信，所述监管服务器通过互联网与云端服务器连接并通信。
61.其中，服务器、路由器、互联网、单片机、线性稳压器、取电模组、温湿度传感器和wifi模组本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。
62.本技术的技术贡献：
63.建成了居民供暖室温联网监控平台，使供热企业随时自动调整二网平衡，保证供热质量，并且可以随时了解到城镇居民整个区域的供热局面及供暖的具体详细情况，该系统的终端产品是一种基于wifi联网的室温采集装置，该装置由标准86单联机械开关或86面板插座、取电板、采集板组成。
64.该wifi室温采集装置终端产品安装在用户原照明开关或插座的位置，施工中不必另外在用户室内墙面打孔安装，可以直接替换热用户的原产品插座或开关，采集板内嵌在86盒面板插座或86暗盒灯具开关中，开关型取电板或插座型取电板通过ac/dc电源变换模块取电。采集板通过连接用户家中的wifi网络将采集的温度数据上传至中心服务器。该装置终端可直接替换86面板的单路开关或86面板插座，并保留原有功能，增加温度采集传输功能，从外观上看，该wifi室温采集装置终端产品就是一个标准86插座或开关。
65.先进性：
66.1、利用原照明开关中的单火电线路和用电负载形成供电回路，取电功耗极低，且
无电池使用寿命问题。
67.2、通过用户家中的wifi网络将采集的温度数据上传至中心服务器，不需要nb物联网卡或流量数据卡。相比现有的nb型室温采集，成本更低、连接用户wifi网络信号稳定性更好，数据传输速度更快，更具实时性。
68.3、产品的安装位置合理，安装高度适合采集室内温度，室温采集数据客观，位置相对统一，具有热用户不能随意移动的优点。
69.技术方案说明：
70.1、系统组成：
71.如图4所示，本技术的室温采集装置简称室温采集位于用户侧，云端服务器、企业服务器和监管服务器均为服务器，企业服务器形成企业平台，监管服务器形成市级平台。
72.系统的上位机监管平台位于供热企业及监管部门办公室，终端装置通过家庭wifi联网，整个系统通过internet连接成一个整体。
73.工作原理和工作过程：
74.如图5所示，单片机即主控mcu，温湿度传感器简称温湿度采集，第一线性稳压器u3简称wifi电源，第二线性稳压器u4简称系统电源。室温采集装置由取电板从开关单火线或插座220vac取电，经电压变换为5vdc后供给采集板，采集板电源分别给wifi模组和主控mcu及温湿度采集电路供电。温湿度采集电路每20分钟采集一次温湿度数据，通过i2c总线传输至mcu，mcu每小时启动wifi模组通信一次，通过串口将温湿度数据，根据串行通信协议编码，经wifi模组发送，再通过internet传送至中心服务器。
75.2、开关型取电方式：
76.如图6所示，使用单火线取电技术，取电模组u1型号gqdmk-v1.0的输出+9v分成两路，其中一路给主板的控制电路供电，另一路经线性稳压器u2型号me6221降压后给超级电容e1充电，由超级电容e1提供wifi模组通信用电源。
77.3、插座型取电方式：
78.如图7所示，使用ac/dc电源模块接入插座的火线和零线上，输出5v电压，经接插件给主板系统供电。其中：f1为2a保险丝，rv1为压敏电阻，两者配合起到防止雷击浪涌损坏后方电路的作用。u8为ac-dc电源模块型号s5v700ma，输入220vac，输出5vdc，j1为取电板和采集板的连接器。
79.4、采集板电源：
80.如图8所示，在插座型供电以及开关电池型供电方式中，+5v_c和vin为同一路电源，在开关型供电方式中，+5v_c和vin分别为超级电容供电及单火线取点模块输出供电。mos管q1和q2组成开关电路，由主控mcu控制在系统低功耗模式时直接将wifi模组断电，q1导通时，线性稳压器u3型号7533-2为wifi模组供电。
81.如图9所示，线性稳压器u4型号h7650-33为主板其他控制电路供电。
82.5、如图10和图11所示，wifi模组和主控mcu通过串口进行通信，通过at指令配置wifi模组的工作状态，实现数据上传、数据接收、配网、开启热点等功能。pb13可复位关闭wifi模组，pc5用于控制mos管q2关闭wifi模组电源。pc10接温湿度传感器的reset引脚，控制温湿度传感器休眠，若温湿度传感器未焊接，当pc10输出高电平时，adc0可采集ntc热敏电阻的分压，计算温度数值。i2c_scl和i2c_sda用于与温湿度传感器之间的数据传输。
adc3、adc4用于测量插座型设备中触点附近的温升情况，adc4输出高电平时，adc3测量ntc热敏电阻的分压，计算温度值。pa15为按键输入引脚，平时上拉高电平，按键按下时被下拉至低电平。adc9经两个高精度电阻分压，测量5v电源输入的电压，当输入电压高于4.5v时，才会触发wifi模组通信动作。
83.6、如图12所示，兼容多个温湿度传感器，温湿度传感器u5型号sht30使用i2c总线将温湿度数据传至mcu，rt1和rt2均为温度传感器，其中rt1为u5的替代，只有检测到u6未焊接时才会使用rt1的温度数据，rt2用于检测插座接入大功率负载时，检测插座触点温升，提供温度补偿计算的参考数据。
84.本技术保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：
85.整个系统可实现供暖区全地域广大热用户的室内温度的采集、远传、监测功能，位于企业的监控平台兼有二网平衡调节功能，以保证整个区域供暖质量，该系统可以为监管部门提供重要的民生数据，分析供热效果，为供热企业的供热调节提供数据依据。
86.该发明主要应用在集中供热领域。
87.本终端装置产品依托wifi网络进行数据传输，并通过internet将海量用户数据传送到中心服务器，实现无线联网及数据处理，为管理部门及企业提供监控数据依据。
88.本终端装置产品与标准86盒兼容，可直接替换用户的86型插座和开关，不影响其原有功能，易安装、功耗低、寿命长，且用户无法随意移动，这样可以保证室温采集数据的客观合理性。