本發(fā)明涉及環(huán)境數(shù)據(jù)采集裝置領(lǐng)域，具體而言涉及一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置及采集方法。

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(zhǎng)足的發(fā)展，但就傳感器本身而言，還達(dá)不到許多測(cè)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(zhǎng)期以來(lái)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(guò)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(méi)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(lái)了數(shù)字化的革命，對(duì)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(duì)傳感器的綜合精度、穩(wěn)定性、可靠性和響應(yīng)要求越來(lái)越高，由于傳統(tǒng)傳感器的功能單一、不能滿足多種測(cè)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(lái)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(duì)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)明目的在于提供一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置及采集方法，所述智能采集裝置高度集成化，能夠智能采集處理儲(chǔ)存環(huán)境數(shù)據(jù)，并與網(wǎng)關(guān)無(wú)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)明的上述目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置，該集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與終端設(shè)備的信息交互，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(wú)線通訊模塊；

所述傳感器模塊用于獲取其所處區(qū)域的環(huán)境參數(shù)并將其放大轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號(hào)，再將該數(shù)字電信號(hào)傳輸給所述微處理器模塊；

所述微處理器模塊內(nèi)置軟件程序，該微處理器模塊與所述傳感器模塊連接，接收傳感器模塊發(fā)送的數(shù)字電信號(hào)后，采用內(nèi)置軟件程序?qū)邮盏降臄?shù)字電信號(hào)進(jìn)行處理，儲(chǔ)存并發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)；

所述無(wú)線通訊模塊與所述微處理器模塊連接，用于將所述微處理器接入到網(wǎng)絡(luò)中，并通過(guò)設(shè)定的無(wú)線通訊方式收發(fā)數(shù)據(jù)；

所述電源模塊為所述傳感器模塊、微處理器模塊和無(wú)線通訊模塊提供運(yùn)行所需的電能；

所述電源模塊、傳感器模塊、無(wú)線通訊模塊、微處理器模塊集成在單塊芯片上。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置通過(guò)MEMS工藝集成在單塊芯片上。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述傳感器模塊包括：

數(shù)據(jù)選擇器，其與所述微處理器連接，被設(shè)置成根據(jù)微處理器發(fā)出的控制信號(hào)以選通一條輸入端作為有效輸入端；

復(fù)數(shù)個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器均與所述數(shù)據(jù)選擇器的其中一個(gè)輸入端連接；

放大電路，其輸入端與所述數(shù)據(jù)選擇器的輸出端連接；

A/D轉(zhuǎn)換電路，其輸入端與所述放大電路的輸出端連接，其輸出端與所述微處理器模塊連接，將轉(zhuǎn)換生成的數(shù)字電信號(hào)傳輸給微處理器模塊。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述復(fù)數(shù)個(gè)傳感器包括環(huán)境光傳感器、聲音傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器中的至少二種。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述微處理器模塊內(nèi)置的軟件程序包括標(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)一步的實(shí)施例中，所述設(shè)定的無(wú)線通訊方式包括ZigBee、Z-wave、藍(lán)牙、Wifi以及RF射頻中的至少一種。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置包括有線通訊模塊；

所述微處理器模塊通過(guò)所述有線通訊模塊實(shí)現(xiàn)與終端設(shè)備的信息交互。

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，該集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集方法基于前述的集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置，所述方法包括下列步驟：

步驟1、所述微處理器模塊進(jìn)行自我校正；

步驟2、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(hào)數(shù)據(jù)；

步驟3、所述微處理器模塊對(duì)所述數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)智能處理并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；

步驟4、所述微處理器模塊將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳送至所述網(wǎng)關(guān)。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，在步驟1中，所述微處理器模塊包括PROM，PROM內(nèi)存儲(chǔ)有計(jì)量特性數(shù)據(jù)；

該微處理器模塊利用所述計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行自我校正。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，在步驟3中，所述微處理器模塊通過(guò)軟件補(bǔ)償方式對(duì)所述傳感器模塊采集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

由以上本發(fā)明的技術(shù)方案，與現(xiàn)有相比，其顯著的有益效果在于，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(chǔ)存環(huán)境數(shù)據(jù)，并與網(wǎng)關(guān)無(wú)線通訊，便于應(yīng)急情況下地下空間環(huán)境數(shù)據(jù)采集。

應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。另外，所要求保護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。

結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導(dǎo)的前述和其他方面、實(shí)施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實(shí)施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過(guò)根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的具體實(shí)施方式的實(shí)踐中得知。

附圖說(shuō)明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同或近似相同的組成部分可以用相同的標(biāo)號(hào)表示。為了清晰起見，在每個(gè)圖中，并非每個(gè)組成部分均被標(biāo)記。現(xiàn)在，將通過(guò)例子并參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的各個(gè)方面的實(shí)施例，其中：

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

具體實(shí)施方式

為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說(shuō)明如下。

在本公開中參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說(shuō)明的實(shí)施例。本公開的實(shí)施例不必定意在包括本發(fā)明的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu)思和實(shí)施例，以及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實(shí)施方式可以以很多方式中任意一種來(lái)實(shí)施，這是因?yàn)楸景l(fā)明所公開的構(gòu)思和實(shí)施例并不限于任何實(shí)施方式。另外，本發(fā)明公開的一些方面可以單獨(dú)使用，或者與本發(fā)明公開的其他方面的任何適當(dāng)組合來(lái)使用。

結(jié)合圖1，本發(fā)明所提及的集成化環(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(wú)線通訊模塊40、電源模塊20，所述傳感器模塊10至少包括環(huán)境光傳感器、聲音傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器中任意兩種，傳感器對(duì)聲、光、電、熱、力等周圍自然現(xiàn)象的測(cè)量一般通過(guò)直接和間接測(cè)量?jī)煞N方式，多種傳感器配合使用，同時(shí)測(cè)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數(shù)據(jù)選擇器，放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路。通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器選擇某個(gè)傳感器工作，從而采集環(huán)境數(shù)據(jù)，放大電路對(duì)傳感器采集的微弱模擬信號(hào)放大，A/D轉(zhuǎn)換電路將放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。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(guò)無(wú)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MEMS工藝集成在單個(gè)芯片上，即所述傳感器模塊10、電源模塊20、微處理器模塊30、無(wú)線通訊模40塊被集成在同一個(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(hào)先經(jīng)集成電路信號(hào)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(kù)系統(tǒng)等，通過(guò)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(guò)該些程序模塊對(duì)傳感器模塊10采集的環(huán)境信號(hào)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(chǔ)和記憶功能，可以存儲(chǔ)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(huì)進(jìn)行自檢，診斷設(shè)備有無(wú)故障，微處理器模塊30利用存儲(chǔ)在PROM內(nèi)的計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校對(duì)。

所述無(wú)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(wú)線通訊模塊將40采集處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)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(guò)該網(wǎng)關(guān)智能連接，從而實(shí)現(xiàn)該終端設(shè)備對(duì)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(guò)App應(yīng)用程序與該網(wǎng)關(guān)無(wú)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(wú)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50，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(guò)放大電路將微弱的模擬信號(hào)放大，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，并傳輸給微處理器模塊30，微處理器模塊30通過(guò)軟件對(duì)所述數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算補(bǔ)償并儲(chǔ)存補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)，在通過(guò)無(wú)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(huì)先進(jìn)行自檢，所述微處理器模塊包括PROM，PROM內(nèi)存儲(chǔ)有計(jì)量特性數(shù)據(jù)，該微處理器模塊利用所述計(jì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行自我校正。

本發(fā)明的主要目的是實(shí)現(xiàn)智能采集處理儲(chǔ)存環(huán)境數(shù)據(jù)，并與網(wǎng)關(guān)無(wú)線通訊，便于應(yīng)急情況下地下空間環(huán)境數(shù)據(jù)采集。

從而，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)僅進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及調(diào)制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的專業(yè)軟件分析處理統(tǒng)一由主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行，有效整合了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的專業(yè)軟件分析處理功能，提高監(jiān)測(cè)裝置的工作效率，降低成本。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。