本發(fā)明涉及一種環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置及方法，特別是涉及一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置及方法。

背景技術(shù)：

環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置需要利用傳感器，盡管傳感器技術(shù)已經(jīng)得到長足的發(fā)展，但就傳感器本身而言，還達(dá)不到許多測量的要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和外圍相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，把傳感器的發(fā)展推到了一個(gè)更高的層次，以期獲得具有自學(xué)習(xí)、自診斷、自校準(zhǔn)、數(shù)字雙向通信等功能的智能傳感器。從使用的角度，傳感器的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性是至關(guān)重要的。長期以來研究工作大都集中在硬件方面，雖然不斷利用新材料研制敏感器件，改進(jìn)傳感器芯片的制造工藝，提高芯片的質(zhì)量，以及通過外電路補(bǔ)償改善傳感器的線性度、穩(wěn)定性和輸出漂移，但傳感器都沒有根本性的突破。20世紀(jì)70年代，微處理器舉世矚目的成就帶來了數(shù)字化的革命，對儀器儀表的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。隨著系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高和復(fù)雜性的增加，對傳感器的綜合精度、穩(wěn)定性、可靠性和響應(yīng)要求越來越高，由于傳統(tǒng)傳感器的功能單一、不能滿足多種測試要求，所以將微處理器智能技術(shù)用于傳感器。20世紀(jì)80年代末期，人們又將微機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用到傳感器，從而產(chǎn)生出新概念的智能傳感器。

現(xiàn)有的智能采集裝置雖然利用微處理器實(shí)現(xiàn)了智能化，但是其各功能模塊的集成程度低，需外界電源，且需要使用有線線路來實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)通訊方式，緊急情況下，有線線路容易出現(xiàn)故障，這對于應(yīng)急情況下地下管廊空間的環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳輸極為不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置及方法，所述智能采集裝置高度集成化，能夠智能采集處理儲存環(huán)境數(shù)據(jù)，并與網(wǎng)關(guān)無線通訊，便于應(yīng)急情況下地下空間環(huán)境數(shù)據(jù)采集。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置，所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置包括電源模塊、傳感器模塊、微處理器模塊、無線通訊模塊，所述電源模塊為智能采集裝置提供電源，所述傳感器模塊用于獲取環(huán)境參數(shù)并將其放大轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號，所述電源模塊、傳感器模塊、無線通訊模塊、微處理器模塊集成在單塊芯片上，該微處理器模塊接收、處理及儲存該傳感器模塊采集的信息，通過無線通訊方式與網(wǎng)關(guān)通訊。

進(jìn)一步的，所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置采用微機(jī)電系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述傳感器模塊包括光傳感器、聲傳感器、力傳感器、溫度傳感器中至少二種。

進(jìn)一步的，所述微處理器控制多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)各傳感器的環(huán)境數(shù)據(jù)采集。

進(jìn)一步的，微處理器與傳感器模塊之間雙向通訊，微處理器能夠控制傳感器模塊，傳感器模塊能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)反饋給微處理器。

進(jìn)一步的，所述微處理器模塊用于采集的數(shù)據(jù)處理的軟件程序包括標(biāo)度換算程序模塊、數(shù)字調(diào)零程序模塊、非線性補(bǔ)償程序模塊、溫度補(bǔ)償程序模塊、數(shù)字濾波程序模塊。

進(jìn)一步的，所述無線通訊為ZigBee、Z-wave、藍(lán)牙、Wifi以及RF射頻中的至少一種

本發(fā)明還提供一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集方法，所述方法基于上述的集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置，所述方法包括下列步驟：

1)所述傳感器模塊采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并將其放大轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號數(shù)據(jù)；

2)所述微處理器模塊對所述數(shù)字電信號數(shù)據(jù)智能計(jì)算補(bǔ)償并儲存數(shù)據(jù)；

3)所述采集裝置將采集儲存的數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊與網(wǎng)關(guān)連接。

進(jìn)一步的，在步驟1)之前，微處理器模塊利用存儲在PROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行自我校正。

進(jìn)一步的，在步驟2)中，所述微處理器模塊通過軟件補(bǔ)償方式對所述傳感器模塊采集的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置高度集成化，能夠智能采集處理儲存環(huán)境數(shù)據(jù)，并與網(wǎng)關(guān)無線通訊，便于應(yīng)急情況下地下空間環(huán)境數(shù)據(jù)采集。

附圖說明

圖1為本發(fā)明集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參照圖1，本發(fā)明的集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100包括傳感器模塊10、微處理器模塊30、無線通訊模塊40、電源模塊20，所述傳感器模塊10至少包括光傳感器、力傳感器、溫度傳感器、聲傳感器中任意兩種，傳感器對聲、光、電、熱、力等周圍自然現(xiàn)象的測量一般通過直接和間接測量兩種方式，多種傳感器配合使用，同時(shí)測量周圍多種物理量和化學(xué)量，給出較全面反映物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的信息。所述傳感器模塊10還包括接于傳感器后的多路開關(guān)電路，放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路。通過多路開關(guān)電路選擇某個(gè)傳感器工作，從而采集環(huán)境數(shù)據(jù)，放大電路對傳感器采集的微弱模擬信號放大，A/D轉(zhuǎn)換電路將放大后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。所述電源模塊20為整個(gè)智能采集裝置100提供電源，所述智能采集裝置100通過無線通訊模塊40與網(wǎng)關(guān)連接，在緊急情況下，亦能保證采集數(shù)據(jù)的傳輸。所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，所述傳感器模塊10、電源模塊20、微處理器模塊30、無線通訊模40塊集成在單個(gè)芯片上。將環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100的各個(gè)模塊集成在單個(gè)芯片上，傳感器的弱信號先經(jīng)集成電路信號放大再遠(yuǎn)距離傳送，可大大改進(jìn)信噪比；傳感器的零漂、溫漂和零位可以定期自動(dòng)校準(zhǔn)，還可以采用適當(dāng)?shù)姆答伔绞礁纳苽鞲衅鞯念l響，從而改善環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100的性能。

所述微處理器模塊30內(nèi)置軟件程序，軟件給微處理器模塊30提供必要的軟件支持，如嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，通過編程實(shí)現(xiàn)各種不同的功能。所述軟件程序包括標(biāo)度換算程序模塊、數(shù)字調(diào)零程序模塊、非線性補(bǔ)償程序模塊、溫度補(bǔ)償程序模塊、數(shù)字濾波程序模塊，所述軟件程序通過該些程序模塊對傳感器模塊10采集的環(huán)境信號計(jì)算處理，并補(bǔ)償溫度漂移，去除噪聲。

所述微處理模塊30與傳感器模塊10之間雙向通訊，微處理器模塊30能夠控制傳感器模塊10的工作模式，傳感器模塊10能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)反饋給微處理器模塊30加工處理并保存。微處理器模塊30具有信息存儲和記憶功能，可以存儲工作日期、采集的數(shù)據(jù)、校正數(shù)據(jù)等各種信息。環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100在電源開啟時(shí)會進(jìn)行自檢，診斷設(shè)備有無故障，微處理器模塊30利用存儲在PROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對比校對。

所述無線通訊模塊40的通訊方式為ZigBee、Z-wave、藍(lán)牙、Wifi以及RF射頻中的至少一種，無線通訊模塊將40采集處理后的數(shù)據(jù)通過無線模式發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，終端設(shè)備與該智能采集裝置100通過該網(wǎng)關(guān)智能連接，從而實(shí)現(xiàn)該終端設(shè)備對該智能采集裝置100監(jiān)控。該終端設(shè)備是用戶便于操作控制的手持或者便攜裝置，如：手機(jī)、平板、電腦、智能手表、以及其它能夠發(fā)送與接收信息的可穿戴的設(shè)備，該終端設(shè)備通過App應(yīng)用程序與該網(wǎng)關(guān)無線連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控該智能采集裝置100周邊環(huán)境情況。當(dāng)然，該終端也可以是常規(guī)帶有無線通訊模塊40的筆記本電腦。當(dāng)然，本發(fā)明的智能采集裝置100亦可設(shè)有線通訊模塊，雙重通訊方式能夠?yàn)閼?yīng)急情況下地下空間的環(huán)境數(shù)據(jù)采集提供更多選擇。

所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100采集地下空間環(huán)境數(shù)據(jù)的方法如下：所述傳感器模塊10采集地下空間環(huán)境的多種數(shù)據(jù)，并通過放大電路將微弱的模擬信號放大，再通過A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)，并傳輸給微處理器模塊30，微處理器模塊30通過軟件對所述數(shù)字信號數(shù)據(jù)計(jì)算補(bǔ)償并儲存補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)，在通過無線通訊模塊40與網(wǎng)關(guān)連接，終端設(shè)備與網(wǎng)關(guān)通訊獲取智能采集裝置100的地下空間環(huán)境數(shù)據(jù)采集結(jié)果，以根據(jù)采集到的地下空間環(huán)境的多種數(shù)據(jù)做出合理的決策。

所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置100通電后，會先進(jìn)行自檢，微處理器模塊30利用存儲在PROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對比校對。