基于无线传感器的 温湿度无线监测装置的设计与研究
（北京金时佰德技术有限公司，北京?100096）
摘要：本文针对目前无线传感器在数据通讯中面临的安装施工问题以及成本高昂等问题，提出一种环境、设备的压力、风速、流量、温度、湿度等参数检测并实施无线监测的装置。能够利用 WiFi 实现温湿度的实时监测功能，并提供云数据上传于存储，以及基本的报警以及远程监控需求。本装置的设计能够用于监测环境的各项物理量，远程监控以及控制灵活方便。
关键词：无线传感器；无线监测；温湿度监测
引言
本文选择以基于无线传感器的温湿度无线监测装置作为研究目标，对现有方法的优缺点进行了对比与分析，并在此基础上提出了基于 WiFi 的新型无线监测装置，该方法充分利用目前 WiFi 网络覆盖率较高的现状，能够实现远程监测、控制等多种监控方式，实现了目标环境的物理参数实时监控功能。
1??研究背景
目前温湿度监测报警系统具有多种模式，其设备之间的数据通讯一般都采用非联网各个设备独立工作的方式，或者直接采用RS485、CAN方法相互通讯，若采用这种有线连接方式进行数据通讯，将会为安装施工带来较多不变因素并且提高安装布线的成本。
现阶段常使用 RS485 总线来实现远距离串口数据传输，但RS485 总线在布线时采用共享同一线路来进行通讯，若线路因施工或使用过程中的各种原因造成损害，则该线路上所有数据均会丢失，为报警系统的稳定性带来较大隐患。此外 RS485 数据交互速率慢、交互不及时等问题也进一步限制 RS485 的具体应用。因此在复杂的现实情况下，将传感器监测到的现场环境条件传送到监控者的面前是一件费时费力的事情，而对于异地设备的控制更是难上加难。
2??研究内容
本文针对以上数据传输存在的不足之处，为解决现有技术无法有效改善有线传输监测信息费时费力的问题，我们提出一种基于Wi-Fi 的传感器检测装置，其可以将其所处环境的多项物理参数 ( 如压力、风速、流量、温度、湿度等 ) 的模拟信号转换为电信号，经过A/D 转换处理为人机可识别信息，并同时将信号无线转发至远程控制端，实现对环境的实时监控。
我们在本文中所设计的传感无线监控装置，以设备的显示控制面板作为初步控制器，此外还需要控制电路板配合。显示控制面板前端面设有显示屏，显示屏下部设有若干控制按钮，包括开关按钮、校准按钮和复位按钮，制按钮与显示屏的控制电路连接。控制按钮以及其控制电路集合起来实现初步控制器的人机交互，此外还需要外接有电源和若干传感器，主要包括有：压力传感器、温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、光照传感器、甲醛浓度传感器和 PM2.5传感器。
控制电路板中包括有电源电路、传感器信号接收电路、A/D 转换电路、信号识别电路、显示控制电路和无线通讯电路。由电源电路将+220V 交流电压进行调压，降压为 +3.3 ～ +4.5V 直流电压，为电路板中其余的控制电路进行供电。其传感器信号接收电路能够将外接的传感器接收到的环境信号参数发送到 A/D 转换电路中，将传感器产生的模拟信号转换为电信号。而 A/D 转换电路包含了一个高精度单相多功能计量芯片，能够将 A/D 转换电路产生电信号进行识别控制，并将识别结果发送至显示控制电路中，显示控制电路获取识别结果，并由一个 8 位移位寄存器来存储所输入的数据。时钟控制输入由低电平到高电平再到低电平的跃变，并能够将输出结果显现在前端面板的显示屏上。本设备中的无线通讯电路中使用了嵌入式 Wi-Fi 模块，使得设备能够通过现场的 Wi-Fi 网络将设备检测的结果实时精确地发送到接收端设备中，并由接收端对整个检测装置内部的检测数据进行控制校准，并实现预警参数的控制。
此外，我们还为信号识别电路中设置了一个单片机微控制器，型号为 STM8S005K6LQFP-32, 内设 FLASH 存储器，可存储、读取或擦除数据。并加入一个计量芯片 ATT7059B，工作晶振为 6MHz，工作电压范围为 3.5 ～ 4.5V。而 8 位移位寄存器选择为 74HC164、74HCT164，输入钳位电流：-20MA ～ 20MA，输出钳位电流：-20MA～ 20MA，连续输出电流：-25MA ～ 25MA。Wi-Fi 模组选择为 HF-LPB100，收发电路模块选择 ADM2483。
3??结论
本文所设计的传感无线监测装置，弥补了目前装置的不足之处并取得以下效果：
3.1 本装置能够充分利用 Wi-Fi 网络环境，实现温湿度变化的实时监测，并具有数据上传和存储功能。设备还可由用户设置报警阈值，满足监控者远程监测与遥控的需求，监管者可以通过电脑，手机等多种终端查看管理数据，应用灵活。
3.2 该传感无线监测装置可以将用于检测环境多项物理参数的传感器的模拟信号经过模数转换后，转变为计量芯片可以读取的数据电信号，再由控制电路、显示控制电路以及无线通讯电路的结合，实现检测监控、无线交互通讯等功能，并可以提前做好环境预警，实用方便。
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