[發(fā)明專利]一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀及其監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711094200.8
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107945476A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永強;高鴻斌;武衛(wèi)東
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01D21/02;H04L29/06;H04L29/08;H04W84/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀，本發(fā)明還涉及一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀的監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

當前環(huán)境因素在生活生產(chǎn)等方面有著重要的作用，對溫度、濕度、水、空氣等環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測，引起了國內(nèi)外科技人員的重視，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對微環(huán)境的監(jiān)測取的一定的成果。但是當前各個行業(yè)在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測時，需要搭建不同的應(yīng)用框架，采用不同的方式實現(xiàn)各自業(yè)務(wù)，并且物聯(lián)網(wǎng)在傳輸層一直以來存在難以兼顧低能耗遠距離的問題，每個系統(tǒng)在感知層和傳輸層的建設(shè)都需要消耗大量人力物力。

另一方面，當前的環(huán)境監(jiān)測儀采用不同的數(shù)據(jù)收集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備難以滿足在不同環(huán)境下的有效工作，且設(shè)備之間的通訊往往采用不同的通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸過程通訊質(zhì)量較差，環(huán)境監(jiān)測效率底下。

目前，急需要一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀，以解決上述背景技術(shù)中提到的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀及其監(jiān)測方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀，包括單片機，所述單片機下部的左側(cè)設(shè)置有電源，所述電源的右側(cè)設(shè)置有存儲模塊，所述單片機的上部設(shè)置有模塊插槽，所述模塊插槽連接有GPRS模塊以及LoRa模塊，所述單片機左側(cè)的上部設(shè)置有定位模塊，所述定位模塊的下部設(shè)置有時鐘模塊，所述時鐘模塊的下部設(shè)置有通訊模塊，所述通訊模塊的下部設(shè)置有傳感器。

優(yōu)選的，所述單片機采用RAM方式設(shè)置，且優(yōu)先選用STM32系列STM32F103C8T6單片機。

優(yōu)選的，所述通訊模塊包括但不僅限于串口模塊、無線模塊及藍牙模塊，所述串口模塊連接有A/D轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選的，所述傳感器包括但不僅限于溫度傳感器、濕度傳感器及壓力傳感器，且傳感器的一側(cè)還連接有能耗檢測裝置。

本發(fā)明還提供一種通用的微環(huán)境監(jiān)測儀的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟一：傳感器收集環(huán)境數(shù)據(jù)；

步驟二；收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)通過預(yù)設(shè)的通訊方式，以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及設(shè)計架構(gòu)，利用相應(yīng)的通訊協(xié)議，將環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。

優(yōu)選的，所述通訊方式設(shè)置有通訊方式一及通訊方式二，所述通訊方式一采用“傳感器→匯聚節(jié)點→網(wǎng)關(guān)→服務(wù)端→終端”的信息傳遞方式，且通訊方式一采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)連接，所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee通信協(xié)議互聯(lián)，所述互聯(lián)網(wǎng)采用HTTP通信協(xié)議互聯(lián)，所述“匯聚節(jié)點”與“網(wǎng)關(guān)”采用雙向通訊設(shè)置，所述通訊方式二采用“傳感器→服務(wù)端→終端”的信息傳遞方式，且通訊方式二中“終端”采用GPRS方式設(shè)置所述通訊方式設(shè)置有通訊方式一及通訊方式二，所述通訊方式一采用“傳感器→匯聚節(jié)點→網(wǎng)關(guān)→服務(wù)端→終端”的信息傳遞方式，且通訊方式一采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)連接，所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee通信協(xié)議互聯(lián)，所述互聯(lián)網(wǎng)采用HTTP通信協(xié)議互聯(lián)，所述“匯聚節(jié)點”與“網(wǎng)關(guān)”采用雙向通訊設(shè)置，所述通訊方式二采用“傳感器→服務(wù)端→終端”的信息傳遞方式，且通訊方式二中“終端”采用GPRS方式設(shè)置。

優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)置，所述LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包含LoRa網(wǎng)關(guān)，所述LoRa網(wǎng)關(guān)連接有終端設(shè)備和后端中央服務(wù)器，所述終端設(shè)備采用單跳方式連接有至少一個網(wǎng)關(guān)，所述LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3kbps至37.5kbps，且LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用一種速率自適應(yīng)方案來控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一終端設(shè)備的射頻輸出功率。

優(yōu)選的，所述設(shè)計架構(gòu)由接收線程與工作線程組成，所述接收線程采用隊列存儲方式設(shè)置。

優(yōu)選的，所述通訊協(xié)議包含有設(shè)備到網(wǎng)關(guān)協(xié)議和網(wǎng)關(guān)到服務(wù)端協(xié)議；所述設(shè)備網(wǎng)關(guān)協(xié)議又包括數(shù)據(jù)協(xié)議、設(shè)備信息協(xié)議以及命令控制協(xié)議，所述數(shù)據(jù)協(xié)議采用統(tǒng)一15個字節(jié)的數(shù)據(jù)包傳輸方式設(shè)置，且其中1～2字節(jié)為包頭，3字節(jié)為發(fā)信者，3字節(jié)為信息類型，4～5字節(jié)為傳感器編號，6～11字節(jié)具體信息，12～13字節(jié)為校驗和，14～15字節(jié)為包尾；所述設(shè)備信息協(xié)議采用統(tǒng)一15個字節(jié)的數(shù)據(jù)包傳輸方式設(shè)置，且其中1～2字節(jié)為包頭，3～4字節(jié)為設(shè)備ID，5字節(jié)為設(shè)備類型，6～7字節(jié)為設(shè)備名稱，8字節(jié)為設(shè)備狀態(tài)，9～10字節(jié)為設(shè)備經(jīng)緯度，12～13字節(jié)為校驗和，14～15字節(jié)為包尾；所述命令控制協(xié)議采用統(tǒng)一的9個字節(jié)的數(shù)據(jù)包傳輸方式設(shè)置，其中1～2位為包頭，3字節(jié)為命令控制，4～5字節(jié)為設(shè)備編號，6～7位為校驗和，8～9位為包尾。