一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端制造技术

本发明专利技术公开了一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端，其针对在户外恶劣工况下的温湿度及CH2O多参数监测终端存在续航时间短、无线通讯距离短、时钟系统漂移、防护等级低、施工困难、运维成本高等诸多问题，做出的在户外恶劣工况环境下的监测应用，具有续航时间长、无线通讯距离长、时钟系统稳定、数据传输稳定、防护等级高、施工便捷、运维低廉等有益效果的环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端。

【技术实现步骤摘要】
一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端
本专利技术涉及无线通讯领域，尤其涉及一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端。
技术介绍
近年来，智慧城市的快速发展，有力推动着环境监测事业的大跨步迈进。大气温湿度及CH2O等参数监测是环境监测中较为重要的指标，截至目前，基于无线通讯技术的环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端并不少见，但其中的大部分设备属于通用设备，环境适应能力较为有限。据统计，应用在户外恶劣工况下的温湿度及CH2O多参数监测终端存在续航时间短、无线通讯距离短、时钟系统漂移、防护等级低、施工困难、运维成本高等诸多问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端。本专利技术提供一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端，包括中央处理单元：用于自组织网络、自恢复网络、时钟同步、温湿度及CH2O数据采样及计算、射频通讯、数据存储、数据传输及回补、控制指令执行、状态机切换及低功耗实现；时钟管理单元：其包括实时时钟模块及其外围处理电路；中央处理单元读取时钟模块的相关寄存器，获取系统时钟；中央处理器定期从父节点获取时间，并将时间数据写入时钟模块的寄存器单元，以校准时间；温湿度信号采集单元：其包括温湿度传感器及采样信号调理电路；中央处理器定期从该单元获取环境温湿度数据，并完成采样数据计算；CH2O信号采集单元：其包括CH2O传感器及采样信号调理电路；中央处理器定期从该单元获取环境CH2O监测数据，并完成采样数据计算；射频通讯单元：其包括射频接收机、射频发射机及射频信号调理电路；中央处理器通过该单元完成与网关等外部终端的数据交互，包含数据发送和数据接收；数据存储单元：其包括数据存储模块及其外围处理电路；中央处理器可以从该单元读取数据，也可以将数据写入该单元；电源管理系统：为各单元提供电力；所述中央处理单元与所述的时钟管理单元、温湿度信号采集单元、CH2O信号采集单元、射频通讯单元、数据储存单元电连接形成电回路。所述中央处理器为MCU。所述中央处理器的型号为MSP430F5438A。所述实时时钟模块的型号为DS3231。所述温湿度传感器的型号为SHT15。所述CH2O传感器的型号为：ZE08A-CH2O。所述射频通讯接收机、射频发送机的型号为SX1276。所述数据存储模块的型号为AT24CM01。与相关技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用了低功耗处理技术，中央处理器可以控制与电源管理系统相连接的所有单元，使温湿度及CH2O多参数在线监测终端只用电池供电便可以续航2年以上。2、本专利技术采用了LORA通讯技术，集成了定制化的无线传感器网络协议栈，使温湿度及CH2O多参数在线监测终端可以和10公里外的网关进行稳定的双向无线通讯。3、本专利技术采用了实时时钟校准技术，使温湿度及CH2O多参数在线监测终端的实时时钟和网络时间协议服务器保持同步。4、本专利技术采用了掉电非易失数据存储技术，可使温湿度及CH2O多参数在线监测终端在极端工况下保持数据的连续性。5、本专利技术的壳体结构采用增材制造技术，防雨防潮，可使其防护等级达到IP67以上。附图说明图1为本专利技术的连接关系示意图。具体实施方式下面将结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。该监测终端包括中央处理单元、时钟管理单元、温湿度信号采集单元、CH2O信号采集单元、射频通讯单元、数据存储单元以及电源管理系统。为便于行文描述，中央处理器以MSP430F5438A为优选对象，但本专利所述技术几乎适用于所有微处理器。中央处理单元主要完成下述工作：自组织网络、自恢复网络、时钟同步、温湿度数据采样及计算、射频通讯、数据存储、数据传输及回补、控制指令执行、状态机切换及低功耗实现。自组织网络技术交底。监测终端开机后，通过发送广播信号寻找网关等父节点设备，收到父节点回应后，视为自组织网络成功；否则，应继续搜索，直到成功加入网络。自恢复网络技术交底。监测终端数据发送失败后，视为断开网络，需要重新恢复，监测终端重新发送广播信号寻找网关等父节点设备，收到父节点回应后，视为自恢复网络成功；否则，应继续搜索，直到成功恢复网络。数据传输及回补技术交底。监测终端数据发送失败后，将本次发送失败的数据写入非易失存储器相应的地址中；当监测终端网络恢复后，再将存储的数据发送给父节点，同时，删除原地址中的数据。控制指令执行技术交底。监测终端从休眠态进入工作态后，会给父节点发送握手信号，以查询缓存的指令，若得到命令指示，则开始接收并执行命令。时钟管理单元包括实时时钟模块及与其连接的外围处理电路。时钟管理单元技术交底。中央处理器和时钟管理模块(DS3231)通过IIC总线相连。中央处理器的GPIOP8.7与DS3231的SCL连接，GPIOP8.6与DS3231的SDA连接，这两个接口上均配置10KΩ的上拉电阻，供电电压为3.3V。中央处理器通过IIC总线，读取时钟模块的相关寄存器，获取系统时钟；中央处理器定期从网关等父节点获取时间，并将时间数据写入时钟模块的寄存器单元，以校准时间。温湿度信号采集单元包括温湿度传感器及采样信号调理电路。温湿度信号采集单元技术交底。中央处理器定期从温湿度信号采集单元获取环境温湿度数据，并完成采样数据计算。中央处理器和温湿度传感器(SHT15)通过IIC总线相连。中央处理器的GPIOP5.4与SHT15的SCL连接，GPIOP3.7与SHT15的SDA连接，这两个接口上均配置10KΩ的上拉电阻，供电电压为3.3V。CH2O信号采集单元包括CH2O传感器及采样信号调理电路。CH2O信号采集单元技术交底。中央处理器定期从CH2O信号采集单元获取环境CH2O数据，并完成采样数据计算。中央处理器和CH2O传感器(ZE08A-CH2O)通过UART总线相连。中央处理器的U5_RX与ZE08A-CH2O的TX连接，U5_TX与ZE08A-CH2O的RX连接，供电电压为5V。射频通讯单元包括射频接收机、射频发射机及射频信号调理电路。射频通讯单元技术交底。射频通讯单元具有唯一的地址，这样，多个不同地址的监测终端可以在同一个通讯信道中工作；中央处理器通过该单元实现其与网关等外部终端的数据交互，包含数据发送和数据接收。中央处理器和射频模块(SX1276)通过SPI总线相连。中央处理器的GPIOP2.1与SX1276的发送控制引脚连接，用于控制SX1276处于发送状态；GPIOP2.2与SX1276的接收控制引脚连接，用于控制SX1276处于接收状态；GPIOP2.3与SX1276的复位控制引脚连接，用于控制SX1276复位；GPIOP2.4与SX1276的GP0引脚连接，当射频接收到数据的时候，处理器可进入中断状态，接收数据；GPIOP3.3与SX1276的SCK引脚连接，用于同步时钟；GPIOP3.2与SX1276的MISO引脚连接，GPIOP3.1与SX1276的MOSI引脚连接，用于数据交换。数据存储单元包括数据存储模块及其外围处理电路。数据存储单元技术交底。中央处理器可以从该单元读取数据，也可以将数据写入该单元，该单元具备掉电非易失特性，监测终端开关机后，原有存储数据不会丢失。中央处理器和数据存储模块(AT24CM01)通过IIC总线相连。中央处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端，其特征在于：包括中央处理单元：用于自组织网络、自恢复网络、时钟同步、温湿度和CH2O数据采样及计算、射频通讯、数据存储、数据传输及回补、控制指令执行、状态机切换及低功耗实现；时钟管理单元：其包括实时时钟模块及其外围处理电路；中央处理单元读取时钟模块的相关寄存器，获取系统时钟；中央处理器定期从父节点获取时间，并将时间数据写入时钟模块的寄存器单元，以校准时间；温湿度信号采集单元：其包括温湿度传感器及采样信号调理电路；中央处理器定期从该单元获取环境温湿度数据，并完成采样数据计算；CH2O信号采集单元：其包括CH2O传感器及采样信号调理电路；中央处理器定期从该单元获取CH2O数据，并完成采样数据计算；射频通讯单元：其包括射频接收机、射频发射机及射频信号调理电路；中央处理器通过该单元完成与网关等外部终端的数据交互，包含数据发送和数据接收；数据存储单元：其包括数据存储模块及其外围处理电路；中央处理器可以从该单元读取数据，也可以将数据写入该单元；电源管理系统：为各单元提供电力；所述中央处理单元与所述的时钟管理单元、传感信号采集单元、射频通讯单元、数据储存单元电连接形成电回路。...

【技术特征摘要】
1.一种环境温湿度及CH2O多参数在线监测终端，其特征在于：包括中央处理单元：用于自组织网络、自恢复网络、时钟同步、温湿度和CH2O数据采样及计算、射频通讯、数据存储、数据传输及回补、控制指令执行、状态机切换及低功耗实现；时钟管理单元：其包括实时时钟模块及其外围处理电路；中央处理单元读取时钟模块的相关寄存器，获取系统时钟；中央处理器定期从父节点获取时间，并将时间数据写入时钟模块的寄存器单元，以校准时间；温湿度信号采集单元：其包括温湿度传感器及采样信号调理电路；中央处理器定期从该单元获取环境温湿度数据，并完成采样数据计算；CH2O信号采集单元：其包括CH2O传感器及采样信号调理电路；中央处理器定期从该单元获取CH2O数据，并完成采样数据计算；射频通讯单元：其包括射频接收机、射频发射机及射频信号调理电路；中央处理器通过该单元完成与网关等外部终端的数据交互，包含数据发送和数据接收；数据存储单元：其包括数据存储模块及其外围处理电路；中央处理器可以从该单元读取数据，也可以将数据写入该单...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志洲，
申请(专利权)人：西安原子方舟智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61