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)得到長足的發(fā)展，但就傳感器本身而言，還達不到許多測量的要求。計算機技術(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作用。隨著系統(tǒng)自動化程度的提高和復(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80年代末期，人們又將微機械加工技術(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)明的上述目的通過獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征實現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征。

為達成上述目的，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)智能采集裝置通過網(wǎng)關(guān)實現(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，再將該數(shù)字電信號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)字電信號后，采用內(nèi)置軟件程序?qū)邮盏降臄?shù)字電信號進行處理，儲存并發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)；

所述無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，并通過設(shè)定的無線通訊方式收發(fā)數(shù)據(jù)；

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

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。

進一步的實施例中，所述集成化環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置通過MEMS工藝集成在單塊芯片上。

進一步的實施例中，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)出的控制信號以選通一條輸入端作為有效輸入端；

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

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)字電信號傳輸給微處理器模塊。

進一步的實施例中，所述復(fù)數(shù)個傳感器包括環(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。

進一步的實施例中，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、非線性補償程序模塊、溫度補償程序模塊、數(shù)字濾波程序模塊。

進一步的實施例中，所述設(shè)定的無線通訊方式包括ZigBee、Z-wave、藍牙、Wifi以及RF射頻中的至少一種。

進一步的實施例中，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所述有線通訊模塊實現(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)字電信號數(shù)據(jù)；

步驟3、所述微處理器模塊對所述數(shù)字電信號進行數(shù)據(jù)智能處理并儲存數(shù)據(jù)；

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

進一步的實施例中，在步驟1中，所述微處理器模塊包括PROM，PROM內(nèi)存儲有計量特性數(shù)據(jù)；

該微處理器模塊利用所述計量特性數(shù)據(jù)進行自我校正。

進一步的實施例中，在步驟3中，所述微處理器模塊通過軟件補償方式對所述傳感器模塊采集的信號數(shù)據(jù)進行處理。

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。

應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細地描述的額外構(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、實施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的具體實施方式的實踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成部分可以用相同的標(biāo)號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成部分均被標(biāo)記?，F(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本發(fā)明的各個方面的實施例，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。

具體實施方式

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

在本公開中參照附圖來描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本公開的實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)思和實施例，以及下面更加詳細地描述的那些構(gòu)思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本發(fā)明所公開的構(gòu)思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本發(fā)明公開的一些方面可以單獨使用，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)運動規(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。通過數(shù)據(jù)選擇器選擇某個傳感器工作，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MEMS工藝集成在單個芯片上，即所述傳感器模塊10、電源模塊20、微處理器模塊30、無線通訊模40塊被集成在同一個芯片上。將環(huán)境數(shù)據(jù)智能采集裝置100的各個模塊集成在單個芯片上，傳感器的弱信號先經(jīng)集成電路信號放大再遠距離傳送，可大大改進信噪比；傳感器的零漂、溫漂和零位可以定期自動校準(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、非線性補償程序模塊、溫度補償程序模塊、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)境信號計算處理，并補償溫度漂移，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在電源開啟時會進行自檢，診斷設(shè)備有無故障，微處理器模塊30利用存儲在PROM內(nèi)的計量特性數(shù)據(jù)進行對比校對。

所述無線通訊模塊40的通訊方式為ZigBee、Z-wave、藍牙、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、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，實時監(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50，雙重通訊方式能夠為應(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)計算補償并儲存補償后的數(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，會先進行自檢，所述微處理器模塊包括PROM，PROM內(nèi)存儲有計量特性數(shù)據(jù)，該微處理器模塊利用所述計量特性數(shù)據(jù)進行自我校正。

本發(fā)明的主要目的是實現(xiàn)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。

從而，本發(fā)明實現(xiàn)了對每個監(jiān)測點僅進行數(shù)據(jù)采集及調(diào)制，監(jiān)測數(shù)據(jù)的專業(yè)軟件分析處理統(tǒng)一由主站計算機系統(tǒng)進行，有效整合了各監(jiān)測點的專業(yè)軟件分析處理功能，提高監(jiān)測裝置的工作效率，降低成本。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，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)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。