无线温湿度测控网络系统技术方案

无线温湿度测控网络系统，包括上位机，上位机为放置于主控室的ＰＣ机，上位机通过ＲＳ－２３２串口与中间机通信，中间机由ＭＣＵ单片机和无线收发模块组成，中间机通过无线收发模块与测控终端实现无线通信，测控终端内设置有无线收发模块、ＭＣＵ单片机、温度传感器、湿度传感器、温度控制器以及湿度控制器。本实用新型专利技术的温湿度测控网络系统采用多级分布式结构，能够实现快速移动检测和无障碍大容量通信，可以随时架设，随时改变使用环境，通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制，系统安装、升级、扩容方便，扩展性强、稳定性能好、成本低，系统设备投入使用快、工程周期短。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及温室环境温湿度的检测和控制，具体涉及一种结合了传 感器技术、无线通信技术、单片机以及微型计算机的无线温湿度测控网络系 统。主要应用于机械加工车间、温室大棚等需要控制温度和湿度的场所。
技术介绍
机械加工车间、温室大棚等是现代工农业的典型，它的建设与发展受到 高度重视。但目前机械加工车间、温室大棚等多靠人工经验进行管理，或以 单片机构成的单测控系统进行管理，其自动化程度不高，效率较低。随着我 国工农业向高效、高产发展，各种新的控制技术越来越广泛的应用于工农业 生产中，其中分布式温湿控制系统已成为当前的一个重要发展方向。分布式温室控制系统需要先进的环境指数采用装置，目前此类系统多基 于各种工业总线和工控设备，工业总线和工控设备主要用于作物工业化生产 的大型温室，不适合地点较为分散和对价格较敏感的日光温室，而且工业总 线和工控设备均采用有线方式，这种有线通信方式在长距离通信时非常麻烦， 需要挖沟架线，成本投入较大，设计施工时电缆数量固定，导致通信容量固定有限，后期扩容极不方便；而且有线通信的位置比较固定，必须依靠电缆 的布线实现通信连接，不能满足移动通信的需求，对于有线通信的维护还需 沿线路检查，当出现故障时， 一般很难及时找出故障点，处理故障的难度较 大，而且需要大量的人力进行定期维护工作，相应的成本投入太高。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本技术的目的在于提供一种能够实现快 速移动检测、无障碍大容量通信、稳定性好、成本低、扩展性强的无线温湿 度测控网络系统。本技术的技术方案是无线温湿度测控网络系统，包括上位机，上位机为放置于主控室的PC机，上位机通过RS-232串口与中间机通信，中间 机由MCU单片机和无线收发模块组成，中间机通过无线收发模块与测控终端 实现无线通信，测控终端内设置有无线收发模块、MCU单片机、温度传感器、 湿度传感器、温度控制器以及湿度控制器；温度传感器和湿度传感器采集温 度和湿度的实时信号并输入MCU单片机，MCU单片机将处理后的数据通过 无线收发模块发送至中间机的无线收发模块，无线收发模块将数据输入MCU 单片机，MCU单片机将数据信号转换后通过RS-232串口输入上位机，上位 机对接收的数据进行处理并通过RS-232串口发出控制信号，控制信号经中间 机反馈回测控终端的MCU单片机，MCU单片机控制温度控制器和湿度控制 器调节空气的温度和湿度。进一步的技术特征，所述测控终端内还设置有键盘、LCD液晶显示器以 及声光报警装置。所述温度传感器是采用热电偶或热敏电阻来检测空气温度；所述湿度传 感器是采用湿敏电阻或湿敏电容来检测空气湿度。所述温度控制器是采用空调、风扇和电炉来增加或降低空气温度；所述 湿度控制器是采用除湿机和加湿器来增加或降低空气湿度。相对于现有技术，本技术具有以下显著优点1、采用多级分布式结构，能够实现快速移动检测和无障碍大容量通信，在测控终端和中间机采用无线收发模块实现无线通信，避免了模拟信号因长 距离传输引起的损耗，简化了系统的布线，而且便于增加传感器的个数和种 类，可以随时架设，随时改变使用环境，通信覆盖范围大，几乎不受地理环 境限制，系统安装、升级、扩容方便。2、 稳定性能好、成本低，通过保障通信波段的稳定性即可达到保持系统 的稳定性，当出现故障时能快速找出原因，便于恢复线路正常运行，而且前 期投资成本低，系统设备投入使用快、工程周期短。3、 扩展性强，在设计中用户终端采用PC机作为上位机，其接入Intemet 方便，实现更广域的通信，用户终端通过控制软件可以实现温湿度数值及曲 线实时显示，温湿度上、下限报警及恒温设定，并且配备历史记录查询功能， 通过数据库长时间保存温湿度数据，以方便用户调用查询；在测控终端还可 以根据需要增加LCD液晶显示器、温湿度超限报警等装置，系统功能可选择 性强，性能扩展容易。附图说明图1为本技术无线温湿度测控网络系统的结构方框图； 图2为测控终端的结构方框图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。 本技术的无线温湿度测控网络系统，如图1所示，采用分布式三级 结构，由用户终端、中间机及测控终端构成。用户终端由上位机l构成，上 位机1为放置于主控室的PC机，上位机1通过RS-232串口与中间机2通信，2通过无线收发模 块4与测控终端5实现无线通信，测控终端5内设置有无线收发模块6、 MCU 单片机7、温度传感器8、湿度传感器9、温度控制器10以及湿度控制器11。 测控终端5主要安装到各温湿度采集点，现场对温湿度进行采集和处理，并 通过无线收发模块6将数据信号传给中间机2。测控终端5可以随用户的需要 随时移动位置，由于通常检测面积较大，因此需求多个测控终端共同工作。如图2所示，测控终端5是以单片机为核心的控制部件，采用温湿度测 量、无线通信、误差修正等技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能 温湿度测量系统。该系统包括了温度测量电路、湿度测量电路、无线收发通 信电路、A/D转换及滤波电路，根据需要还可以扩展LCD液晶显示电路、报 警电路等，通过安装的LCD液晶显示器能够显示温湿度数值以及温湿度超标 报警，还可以通过测控终端上的键盘对数据进行修正。测控终端5及中间机2的单片机采用AT89C52芯片作为核心控制单元。 AT89C52芯片是一种低电压、高性能的CMOS 8位单片机，内含8kbytes的 可反复擦写只读程序存储器(PEROM)和256 bytes的随机存取数据存储器 (RAM)，拥有32个I/0口线，3个16位定时/计数器， 一个6向量两级中断 结构， 一个全双工串行通信口，以及振荡器和时钟电路。测控终端5的传感器采用DS18B20芯片的温度传感器和HS1101芯片的 湿度传感器。DS18B20是美国Dallas公司推出的单线数字式温度传感器，工 作电压3.0 5.5V，温度测量范围-55""C 125"C，在-10°。 +85°<:范围内 测量时精度为士0.5。C， DS1犯20选用12位测量精度，传感器完成一次温度值 转换的时间最多为750 ms，本系统通过DS18B20芯片将现场采集到的温度数 据直接转换成数字量输入到单片机AT89C52。 HS1101湿度传感器是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，工作电压3.5 12V,该传感 器具有检测速度快、精度高、可靠性好、长期稳定和使用方便、体积小等特 点。HS1101传感器在不同的相对湿度中的电容值不同，利用这个特点构成的 电路能够产生频率随湿度变化的脉冲信号，可直接被单片机所采集。测控终端5和中间机2均采用nRF401无线收发模块。nRF401无线收发 模块是一种超小型、超低功耗、高速率的无线数传MODEM，价格低廉，应 用广泛，编程简单、工作稳定，而且所需的外围元件少，产品开发成本低， 管脚少、封装小，因而有利于减小PCB板的面积和降低成本。nRF401无线收 发模块专为在433MHzISM (工业、科研和医疗)频段工作而设计，使用具 有较强抗干扰能力的FSK频率(Frequency Shift Keying)调制方式，改善了 噪声环境下的系统性能，采用DSS+PLL频率合成技本文档来自技高网...

【技术保护点】
无线温湿度测控网络系统，包括上位机（１），上位机（１）为放置于主控室的ＰＣ机，其特征在于，上位机（１）通过ＲＳ－２３２串口与中间机（２）通信，中间机（２）由ＭＣＵ单片机（３）和无线收发模块（４）组成，中间机（２）通过无线收发模块（４）与测控终端（５）实现无线通信，测控终端（５）内设置有无线收发模块（６）、ＭＣＵ单片机（７）、温度传感器（８）、湿度传感器（９）、温度控制器（１０）以及湿度控制器（１１）；温度传感器（８）和湿度传感器（９）采集温度和湿度的实时信号并输入ＭＣＵ单片机（７），ＭＣＵ单片机（７）将处理后的数据通过无线收发模块（６）发送至中间机（２）的无线收发模块（４），无线收发模块（４）将数据输ＭＣＵ单片机（３），ＭＣＵ单片机（３）将数据信号转换后通过ＲＳ－２３２串口输入上位机（１），上位机（１）对接收的数据进行处理并通过ＲＳ－２３２串口发出控制信号，控制信号经中间机（２）反馈回测控终端（５）的ＭＣＵ单片机（７），ＭＣＵ单片机（７）控制温度控制器（１０）和湿度控制器（１１）调节空气的温度和湿度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宇丹，马文俊，邢铁铃，时百峰，周楠林，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：实用新型
国别省市：85[]