本發(fā)明涉及應(yīng)用于冷鏈物流的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，是一種具有低功耗特點(diǎn)的溫濕度采集裝置。

背景技術(shù)：

冷鏈物流能夠保證易腐食品的質(zhì)量、減少食品在流通中的損耗，延長食品的保存時間，在為消費(fèi)者提供高品質(zhì)食品的同時，也能為冷鏈各環(huán)節(jié)中生產(chǎn)商、供應(yīng)商和流通企業(yè)帶來巨大的利益。近年來，在其他行業(yè)，如醫(yī)藥、輕工、電子等行業(yè)對低溫物流的需求不斷增長，都有利于拉動冷鏈物流市場發(fā)展，不斷增長的市場需求是商品生產(chǎn)和服務(wù)的發(fā)展動力。

在經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和生活質(zhì)量不斷提高的形勢下，冷鏈物流應(yīng)如何長期可持續(xù)發(fā)展，已成為一個急需解決的課題。環(huán)境溫濕度信息的實(shí)時采集、實(shí)時記錄以及實(shí)時上傳是冷鏈物流的重要環(huán)節(jié)，對冷鏈最終質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，然而在實(shí)際運(yùn)輸過程中，從車輛裝載到冷藏庫存儲，由于未對環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的功耗使用進(jìn)行優(yōu)化，出現(xiàn)電池耗盡、各模塊電源電壓供給不足等問題時，令采集裝置處于非正常工作狀態(tài)，相關(guān)數(shù)據(jù)信息無法及時采集記錄，使得冷鏈追溯監(jiān)管效率大打折扣，甚至還將產(chǎn)生本可避免的經(jīng)濟(jì)損失。

因此，對低功耗溫濕度采集裝置的需求應(yīng)運(yùn)而生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：提出一種具有低功耗特性的溫濕度采集裝置，能夠在一定程度上降低冷鏈物流中的電源使用功耗，并擁有更持久的續(xù)航時間。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，擬采用以下技術(shù)：一種面向冷鏈物流的低功耗溫濕度采集裝置，其特征在于，所述的采集裝置包括微控制器、溫濕度傳感器、存儲單元、低功耗電源模塊、藍(lán)牙通訊模塊；所述溫濕度傳感器、存儲單元、低功耗電源模塊、藍(lán)牙通訊模塊分別與微控制器上對應(yīng)的接口相接，所述微控制器在低功耗電源模塊的作用下，定時通過溫濕度傳感器采集溫度和濕度信息，寫入存儲單元后，經(jīng)藍(lán)牙通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備。

為了進(jìn)一步降低本采集裝置的信息采集功耗，作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述溫濕度傳感器模塊為超低功耗的、集成溫度傳感器的數(shù)字濕度傳感器。

為了進(jìn)一步降低本采集裝置的電源使用功耗，作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述低功耗電源模塊由紐扣電池、升壓轉(zhuǎn)換器、毫微定時器、單通道負(fù)載開關(guān)組合而成，實(shí)現(xiàn)定時長、間隔供電的方案。

為了進(jìn)一步降低本采集裝置的數(shù)據(jù)傳輸功耗，作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述藍(lán)牙通訊模塊基于CC2540，具有低功耗特性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下特點(diǎn)：

1、裝置中的溫濕度傳感器模塊、低功耗電源、藍(lán)牙通訊模塊在工作時均具有低功耗的特性，在低溫0℃~20℃的環(huán)境下能夠保證裝置整體擁有更低的功耗以及更持久的續(xù)航時間；

2、裝置通過藍(lán)牙與車輛或冷藏庫的外部設(shè)備進(jìn)行連接，用以傳輸采集到的溫濕度數(shù)據(jù)，在一定距離的范圍內(nèi)都可進(jìn)行有障礙或無障礙無線通訊，具有一定的抗干擾性與普適性。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的模塊連接圖；

圖3為本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

如圖1所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，包括微控制器、溫濕度傳感器、存儲單元、低功耗電源模塊、藍(lán)牙通訊模塊。其中，微控制器選用MSP430FR5969超低功耗鐵電微控制器，其具有比傳統(tǒng)MCU更低的功耗，工作模式功耗僅為100uA/MHz，并有7個低功耗模式可供選擇；溫濕度傳感器選用HDC1080，采用I2C通訊接口，可在低功耗情況下提供較高的測量準(zhǔn)確度，適用于低電量電池供電的應(yīng)用；存儲單元選用微控制器上主控芯片64KB的FRAM，數(shù)據(jù)采集頻率為5min/次，每次存儲8bypt大小的情況下可供使用近27天，且數(shù)據(jù)循環(huán)覆蓋；低功耗電源模塊由Li-MnO₂紐扣電池CR2302、升壓轉(zhuǎn)換器TPS61291、毫微定時器TPL5111、單通道負(fù)載開關(guān)TPS22968組合而成；藍(lán)牙通訊模塊選用基于CC2540的低功耗藍(lán)牙無線模塊，成本低，且支持藍(lán)牙4.0。

如圖2所示，為本發(fā)明的模塊連接圖，溫濕度傳感器、存儲單元、低功耗電源模塊、藍(lán)牙通訊模塊分別與微控制器上對應(yīng)的接口相接，所述微控制器在低功耗電源模塊的作用下，定時通過溫濕度傳感器采集溫度和濕度信息，寫入存儲單元后，經(jīng)藍(lán)牙通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備。在低功耗電源模塊中，使用了Li-MnO2紐扣電池CR2302、升壓轉(zhuǎn)換器TPS61291、毫微定時器TPL5111、單通道負(fù)載開關(guān)TPS22968的低功耗組合，其中， CR2302為Li-MnO₂紐扣電池，標(biāo)稱電壓3V，容量一般為200~230mAh；TPS61291為具有旁路操作的低 Iq 升壓轉(zhuǎn)換器，旁路模式下靜態(tài)電流消耗會降至僅為 15nA；TPL5111為用于電源門控的毫微功耗系統(tǒng)定時器，可通過電阻選擇時間間隔，流耗僅為 35nA；TPS22968為超低泄漏電流的單通道負(fù)載開關(guān)，其開關(guān)控制管腳可與低壓控制信號直接對接。在整個采集裝置中，紐扣電池的電壓輸出端與升壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸入端相接，用以將3V的電壓升至3.3V；升壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端分別與毫微定時器的電壓輸入端、單通道負(fù)載開關(guān)的電壓輸入端相接，用以3.3V供電工作；毫微定時器的信號輸出端分別與升壓轉(zhuǎn)換器的信號輸入端、單通道負(fù)載開關(guān)的信號輸入端相接，用以定時發(fā)送使能控制信號；單通道負(fù)載開關(guān)的電壓輸出端分別與毫微定時器的電壓輸入端、微控制器的電壓輸入端、溫濕度傳感器的電壓輸入端、藍(lán)牙通訊模塊的電壓輸入端相接，用以3.3V供電工作；微控制器信號輸出端與毫微定時器信號輸入端相接，向其發(fā)送脈沖控制信號；微控制器與溫濕度傳感器上的接口對應(yīng)相接，通過I2C協(xié)議接收溫濕度信息；微控制器與藍(lán)牙通訊模塊上的接口對應(yīng)相接，通過UART串口向外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。

如圖3所示，為本發(fā)明的工作流程圖。本采集裝置采用固定時長、間隔供電方案，將整體功耗降到更低的水平上。采集裝置正常工作時，當(dāng)毫微定時器定時間隔到達(dá)，其使能信號將同時打開升壓轉(zhuǎn)換器與單通道負(fù)載開關(guān)，經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器升壓得到的3.3V電源供給微控制器及其他模塊。在微控制器完成一次溫濕度采集，將數(shù)據(jù)寫入FRAM并將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙發(fā)送至外部設(shè)備之后，微控制器會向毫微定時器發(fā)送脈沖通知其取消使能信號，從而令單通道負(fù)載開關(guān)關(guān)閉，同時升壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為旁路模式，微控制器及其外圍模塊停止供電，毫微定時器等待下一次定時間隔到達(dá)。

對于本發(fā)明，從功耗的角度看，在升壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為旁路模式，微控制器及其外圍模塊停止供電的情況下，整體功耗僅為15nA（升壓轉(zhuǎn)換器TPS61291）+35nA（毫微定時器TPL5111）+12nA （單通道負(fù)載開關(guān)TPS22860）= 62nA，由此可見，當(dāng)采集裝置工作時間間隔一定時，將大大降低整體的平均功耗。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。