專利名稱：一種倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及智能監(jiān)控裝置，具體地說是特別適于對倉庫溫度、濕度進行監(jiān)控的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空氣溫度和濕度是影響物資儲存的重要因素，不同物資當受到外界空氣溫、濕度影響時，物資本身的性質(zhì)將發(fā)生不同程度的變化，以致造成物資質(zhì)變。利用儀器監(jiān)測庫房的空氣溫濕度狀態(tài)，掌握庫房溫濕度環(huán)境變化規(guī)律，是確保物資安全儲存的重要基礎性工作之一。目前，用于倉庫溫濕度監(jiān)測的儀器、設備、系統(tǒng)很多，其中一部分為采用傳統(tǒng)測量原理的干濕球式溫濕度表、毛發(fā)式溫濕度表。干濕球式儀表操作使用繁瑣，毛發(fā)式儀表精度較低；一部分為低性能單一功能的電子式溫濕度表，使用時需要有相應的技術(shù)人員不斷地巡回探視、記錄、統(tǒng)計、分析；還有一部分是高性能、可用于實驗室的電子式溫濕度表，其精度高，但價格昂貴。采用上述設備進行倉儲管理不僅效率極低，而且還常常會因為判斷失誤或監(jiān)管不力而影響倉儲物質(zhì)的安全性。為解決這一問題，有研究者研發(fā)出許多溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，但其通常存在系統(tǒng)龐大、造價高、自檢、維護難度大等不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種簡單可靠、靈活方便、節(jié)省人力的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，以滿足儲存有特定溫濕度環(huán)境要求物資的小型庫房環(huán)境的監(jiān)控需要。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明所提供的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括有數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器，其中的數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀內(nèi)設有16位MSP430混合信號處理器，該混合信號處理器上連接有數(shù)字式溫濕度傳感器、大容量存儲模塊、時鐘模塊、串口通信模塊； 數(shù)據(jù)采集器包括有中央處理單元模塊、電源管理模塊、大容量FLASH存儲模塊、RS232通訊接口模塊。本發(fā)明通過數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)處理器，實現(xiàn)了倉庫庫房溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測、記錄、傳輸、分析和管理的信息閉環(huán)鏈路傳輸，解決了倉庫溫濕度監(jiān)控作業(yè)中存在的問題，從而保障了倉庫物資的儲存質(zhì)量。以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1是本發(fā)明的構(gòu)成框圖。圖2是本發(fā)明的數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器的模塊組成框圖。圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器的中央處理單元模塊和存儲模塊的電路原理圖。
圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集器的RS232通訊模塊的電路原理圖。圖6是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理器中數(shù)據(jù)管理平臺的模塊組成框圖。圖7是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理器的信息處理流程圖。圖8是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明所提供的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括有數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器，其中的數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀內(nèi)設有16位MSP430混合信號處理器，該混合信號處理器上連接有數(shù)字式溫濕度傳感器、大容量存儲模塊、時鐘模塊、 串口通信模塊；數(shù)據(jù)采集器包括有中央處理單元模塊、電源管理模塊、大容量FLASH存儲模塊、RS232通訊接口模塊。更為具體地說，數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀具有實現(xiàn)溫濕度(含溫度、相對濕度、絕對濕度)的測量、顯示、記錄功能，并實現(xiàn)工作人員操作儀器的考勤記錄。該儀器的外部結(jié)構(gòu)如圖 2所示，包括有外殼101、面板102、顯示屏103、功能按鈕104。數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀選用超低功耗的16位MSP430混合信號處理器作為主機，選用SHT15數(shù)字式溫濕度傳感器作為測量溫濕度的元件；大容量存儲模塊選用528 KB的AT45DB041B串行FLASH芯片存儲器；時鐘模塊中采用內(nèi)置晶振、支持I2C總線接口的高精度實時時鐘芯片PCF8563;串口通信模塊選用低電壓的SP32222 RS232接口芯片。MSP430與SHT15連接進行數(shù)據(jù)的采集與傳輸時，用兩條I/O 口線分別作為數(shù)據(jù)線DATA和時鐘線SCK，在DATA端接入一只上拉電阻，在 VDD及GND端接入一只去耦電容；為了提高系統(tǒng)可靠性，判斷如果在116 s內(nèi)MSP430不給 WD I輸入端發(fā)送觸發(fā)信號，MSP430內(nèi)部看門狗將發(fā)出復位信號，使系統(tǒng)復位重新運行，防止程序跑飛使系統(tǒng)失控；顯示電路采用帶有高速串行接口的8位IXD控制驅(qū)動器HT1622 芯片實現(xiàn)，接口采用同步串行外設接口 SPI。本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采集器是溫濕度記錄轉(zhuǎn)載裝置，通過數(shù)據(jù)采集器可以在數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀正常工作時通過數(shù)據(jù)線下載溫濕度記錄，然后通過與數(shù)據(jù)處理器連接導入溫濕度記錄到參數(shù)設置和數(shù)據(jù)管理平臺中。數(shù)據(jù)采集器的外殼由前面板、后面板和電池蓋三部分組成；內(nèi)部如圖3所示，包括有中央處理單元模塊、電源管理模塊、儲模塊、RS232通訊接口模塊。數(shù)據(jù)采集器以STCll單片機為中央處理單元模塊，以AT45DB041D存儲芯片作為存儲模塊，可以存儲最大4Mb的存儲容量。使用ADM202E串行管理芯片管理RS232通訊模塊， 負責與溫濕度監(jiān)測儀和數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)通訊。以SP6203芯片為電源管理模塊，負責電源管理，電壓偵測。中央處理單元模塊主要完成數(shù)據(jù)的采集、存儲、上傳等操作。存儲模塊、RS232通訊模塊均與中央處理單元模塊雙向相連，存儲模塊主要用于對采集的數(shù)據(jù)進行存儲，防止數(shù)據(jù)丟失，RS232通訊模塊用于實現(xiàn)通訊接口的轉(zhuǎn)換。電源管理模塊為中央處理單元提供電源。數(shù)據(jù)采集器中的中央處理單元模塊、存儲模塊的電路原理圖如圖4所示，中央處理單元模塊包括似31丄21丄22丄23。X1、C21、C22為U2提供運行所需的時鐘。C23接在電源正極和地之間，為了濾除電源的雜波；所述存儲模塊包括U8，R14-R21。存儲器U8與U2 相連，為了增強數(shù)據(jù)傳輸可靠性，各個引腳分別通過上拉電阻R14-R21接到電源。數(shù)據(jù)采集器的RS232通訊模塊的電路原理圖如圖5所示，RS232通訊模塊4包括 D2、P1、R9、R10、C14-C17。其中D2為電平轉(zhuǎn)換芯片，C14-C17與D2共同完成電平轉(zhuǎn)換工作。 R9、RlO為限流電阻，Pl為接口端子。采集數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)采集器通過Pl與溫濕度監(jiān)測儀接口，采集溫濕度信息，經(jīng)D2進行電平轉(zhuǎn)換，輸出給U2，經(jīng)檢查、運算等處理后，將數(shù)據(jù)存入U8。上傳數(shù)據(jù)時，U2讀取存儲器U8中的數(shù)據(jù)，經(jīng)檢查、運算等處理后，經(jīng)D2進行電平轉(zhuǎn)換，然后通過Pl上傳給數(shù)據(jù)處理器。為了進一步提高效率，本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理器中內(nèi)嵌有數(shù)據(jù)管理平臺，該平臺如圖6所示，包括有登錄模塊、設置模塊、操作模塊、分析模塊、管理模塊、初始模塊、幫助模塊。登錄模塊主要是修改當期登錄用戶的密碼和退出系統(tǒng)；設置模塊主要用于設置儀器的相關(guān)參數(shù)，包括監(jiān)測位置信息、工作參數(shù)信息和與數(shù)據(jù)處理器通訊所使用的端口信息； 操作模塊主要是聯(lián)機工作過程中用到的一些對儀器的操作命令，連接儀器、斷開連接、導入溫濕度監(jiān)測儀數(shù)據(jù)、開始新的記錄、停止記錄以及同步儀器的當前時鐘時間；分析模塊是整個系統(tǒng)的核心模塊，該模塊可以實現(xiàn)對溫濕度監(jiān)測記錄的分析和統(tǒng)計，生產(chǎn)曲線圖和餅狀圖，以及對分析結(jié)果的導出打印等功能。同時該模塊還有考勤數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計，以及對數(shù)據(jù)導入日志和用戶登錄日志的查詢。該模塊還可以上報溫濕度記錄到上級部門和導入下級部門上報的記錄文件；管理模塊主要是對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行管理，包括數(shù)據(jù)的備份恢復、歷史數(shù)據(jù)刪除、設置庫房和部門信息；初始模塊主要是對系統(tǒng)關(guān)鍵信息進行設置、系統(tǒng)基礎設計的修改，包括數(shù)據(jù)庫的連接信息、庫房類型信息和用戶信息。這些信息在系統(tǒng)正式使用后除了添加用戶外不建議再修改配置；幫助模塊主要是顯示系統(tǒng)版本信息和查看聯(lián)機幫助文件。本發(fā)明中的數(shù)據(jù)處理器的信息處理過程如圖7所示，本發(fā)明系統(tǒng)中的所有信息均存放在中心的數(shù)據(jù)庫中，通過管理模塊設置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典(基礎資料)、通訊參數(shù)、用戶信息及權(quán)限，設置后的信息保存在數(shù)據(jù)庫中，同時通過該模塊還可以對數(shù)據(jù)庫進行備份和還原。數(shù)據(jù)其中的硬件接口可實現(xiàn)數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀和數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理器的連接。 管理模塊得到指令讀取數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀和數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)，分析處理后保存到數(shù)據(jù)庫中。在需要數(shù)據(jù)查詢分析的時候由數(shù)據(jù)處理器中數(shù)據(jù)管理平臺的分析模塊讀取數(shù)據(jù)庫中的記錄，按照用戶的查詢條件統(tǒng)計分析后把結(jié)果顯示在界面。如果加設考勤統(tǒng)計模塊，則還可以通過考勤統(tǒng)計模塊讀取考勤信息，統(tǒng)計后顯示給用戶。軟件接口模塊是專門用于處理上報文件的，包括生成上報文件和導入導出上報文件。本發(fā)明系統(tǒng)的運行過程如下如圖8所示，首先配置數(shù)據(jù)管理平臺的基本參數(shù)，包括倉庫和庫房的類型，每個儀器的序列號及其安放位置；然后設置每臺數(shù)字溫濕度監(jiān)測儀的工作參數(shù)，包括記錄間隔、刷新間隔、報警點溫濕度、節(jié)能工作模式、系統(tǒng)時鐘等信息；最后儀器啟動記錄，放到制定庫房進入監(jiān)測狀態(tài)。倉庫管理員抄錄數(shù)據(jù)時，按下儀器的“燈光” 按鈕，屏幕背景燈打開，同時顯示當前溫濕度數(shù)值，通過“LOG”按鈕切換顯示絕對濕度。為了節(jié)約用電，在待機情況下默認儀器只記錄數(shù)據(jù)不顯示，只有燈光鍵按下后才顯示，延時到指定時間后自動關(guān)閉。用戶需要分析記錄數(shù)據(jù)時，用戶攜帶采集器到溫濕度監(jiān)測儀的監(jiān)測庫房，使用數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線連接到儀器，按下“采集”鍵開始溫濕度記錄，一個數(shù)據(jù)采集器可以連續(xù)采集四個儀器的記錄。采集器完畢，攜帶數(shù)據(jù)采集器到辦公室，用數(shù)據(jù)連接數(shù)據(jù)采集器到裝有數(shù)據(jù)管理平臺的數(shù)據(jù)處理器上，然后數(shù)據(jù)管理平臺導入采集的數(shù)據(jù)，同對數(shù)據(jù)的分析，可以生成溫濕度分析曲線圖和考勤統(tǒng)計報表。 本實施例中，采用高精度數(shù)字溫濕度傳感器，溫度精度達到士0. 3°C，濕度精度最高到達士3%RH。存儲芯片最多可以記錄10000組記錄，每組記錄中包括溫度、相對濕度和絕對濕度。如果每小時記錄一次的話，可以連續(xù)記錄400多天的數(shù)據(jù)，低功耗電路設計配合大容量鋰電池，使儀器可以連續(xù)工作5年以上。數(shù)據(jù)采集器為便攜式設計，無需任何設置，簡單的按鍵操作即可完成所有功能。溫濕度分析管理軟件，可以管理海量數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計，導出上報等功能，既可以單機工作，也可以聯(lián)網(wǎng)協(xié)同工作。
權(quán)利要求
1.一種倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括有數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀1、數(shù)據(jù)采集器2、數(shù)據(jù)處理器3，其中的溫濕度監(jiān)測儀內(nèi)設有16位MSP430混合信號處理器，該混合信號處理器上連接有數(shù)字式溫濕度傳感器、大容量存儲模塊、時鐘模塊、串口通信模塊；數(shù)據(jù)采集器2包括有中央處理單元模塊、電源管理模塊、大容量FLASH存儲模塊、RS232通訊接口模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所說的混合信號處理器設有兩條I/O 口線，分別作為數(shù)據(jù)線DATA和時鐘線SCK，在DATA端接入一只上拉電阻， 在VDD及GND端接入一只去耦電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所說的數(shù)據(jù)采集器包括有中央處理單元模塊、電源管理模塊、儲模塊、RS232通訊接口模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所說的數(shù)據(jù)采集器以 STCll單片機為中央處理單元模塊，以AT45DB041D存儲芯片作為存儲模塊，使用ADM202E串行管理芯片管理RS232通訊模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理器3 中內(nèi)嵌有參數(shù)設置和數(shù)據(jù)管理平臺，該平臺包括有登錄模塊、設置模塊、操作模塊、分析模塊、管理模塊、初始信息、幫助模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種倉庫溫濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括有數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器，其中的數(shù)字式溫濕度監(jiān)測儀內(nèi)設有16位MSP430混合信號處理器，該混合信號處理器上連接有數(shù)字式溫濕度傳感器、大容量存儲模塊、時鐘模塊、串口通信模塊；數(shù)據(jù)采集器包括有中央處理單元模塊、電源管理模塊、大容量FLASH存儲模塊、RS232通訊接口模塊。其簡單可靠、靈活方便，實現(xiàn)了倉庫庫房溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測、記錄、傳輸、分析和管理的信息閉環(huán)鏈路傳輸，解決了倉庫溫濕度監(jiān)控作業(yè)中存在的問題，從而保障了倉庫物資的儲存質(zhì)量。
文檔編號G01D21/02GK102393221SQ20111032561
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者張文亮, 李良春, 牛正一, 王韶光, 符氣宏, 羅磊, 葛強, 高飛 申請人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術(shù)研究所