專(zhuān)利名稱：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)生活水平的提高，人們?cè)谧非笪镔|(zhì)生活高質(zhì)量的同時(shí)，越來(lái)越關(guān)注周?chē)纳姝h(huán)境給人們的生產(chǎn)和生活造成的影響。環(huán)境對(duì)人體的影響有一個(gè)舒適的范圍，超出該范圍則感覺(jué)不舒適。在自然環(huán)境中，氣象因素是影響人體舒適度的主要因子，主要包括溫度、濕度、風(fēng)、以及氣壓等對(duì)人舒適度的影響。由于平均每個(gè)人約90%的時(shí)間處于室內(nèi)環(huán)境中，室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)之好壞直接影響人體健康及舒適度。人體的熱平衡機(jī)能、體溫調(diào)節(jié)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化器官等人體的生理功能受到多種環(huán)境要素的綜合影響。實(shí)驗(yàn)表明氣溫適中時(shí)，濕度對(duì)人體的影響并不顯著。當(dāng)氣溫較高或較低時(shí)，其波動(dòng)對(duì)人體的熱平衡和溫?zé)岣芯妥兊姆浅Ｖ匾，F(xiàn)階段人體舒適度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用有線的方式，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)采集，包括溫度、濕度、風(fēng)等傳感器數(shù)據(jù)的采集。分析人員再通過(guò)經(jīng)驗(yàn)值判斷當(dāng)前環(huán)境下的人體舒適度狀況。然而以上這種人體舒適度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在以下幾種缺陷，第一，由于環(huán)境數(shù)據(jù)采集采用了有線方式，在設(shè)備安裝維護(hù)中增加了工程難度以及維護(hù)成本。第二，雖然環(huán)境數(shù)據(jù)最終能夠展現(xiàn)在客戶面前，然而客戶對(duì)這些數(shù)據(jù)確沒(méi)有直觀的認(rèn)識(shí)，只憑著一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)判，個(gè)體差異比較明顯。第三，當(dāng)系統(tǒng)得到最終的采集數(shù)據(jù)后，并不具備智能分析以及聯(lián)動(dòng)控制功能。因此，現(xiàn)有系統(tǒng)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為克服上述的不足之處，目的在于提供基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集，智能分析，聯(lián)動(dòng)控制三大部分組成，前端環(huán)境數(shù)據(jù)采集，聯(lián)動(dòng)控制均采用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持多頻段，自組網(wǎng)，多跳等功能，抗干擾能力強(qiáng)，在數(shù)據(jù)中心部分引入了針對(duì)人體舒適度的算法，能對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，提升了原有系統(tǒng)的智能化水平，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)中心、聯(lián)動(dòng)控制模塊；環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊與智能分析模塊無(wú)線連接，智能分析模塊與聯(lián)動(dòng)控制模塊無(wú)線連接。作為優(yōu)選，所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括溫濕度一體化數(shù)字傳感器SHT10、CPU、射頻收發(fā)器、光強(qiáng)傳感器芯片TSL2561、風(fēng)速傳感器、雨滴傳感器；溫濕度一體化數(shù)字傳感器 SHT10，通過(guò)I2C總線和CPU進(jìn)行通信，CPU定時(shí)發(fā)送指令讀取SHTlO的溫濕度寄存器數(shù)據(jù)， 并通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；光強(qiáng)傳感器芯片TSL2561，采用I2C總線和CPU連接， CPU定時(shí)讀取TSL2561的通道0和通道1寄存器數(shù)據(jù)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；風(fēng)速傳感器采用4-20mA輸出信號(hào)接口，4-20mA接口的電流信號(hào)通過(guò)精密電阻轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送到CPU的A/D端口 1，雨滴傳感器采用電阻信號(hào)輸出接口，通過(guò)電阻分壓方式把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送到CPU的A/D端口 2，CPU定期采樣A/D端口的電壓信號(hào)，并把電壓數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成風(fēng)速的相應(yīng)等級(jí)數(shù)和雨量等級(jí)信號(hào)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。作為優(yōu)選，所述的CPU采用16位超低功耗的混合信號(hào)處理器MSP430F149，射頻收發(fā)器采用無(wú)線收發(fā)芯片SI4432。作為優(yōu)選，所述的聯(lián)動(dòng)控制模塊包括溫度控制部分、通風(fēng)控制部分、光線控制部分組成，其中溫度控制部分主要由無(wú)線節(jié)點(diǎn)主要由RS232串口，MSP430F149和SI4432組成， 通過(guò)串口和空調(diào)設(shè)備進(jìn)行通信，把相關(guān)的溫度設(shè)置發(fā)送給空調(diào)設(shè)備，完成溫度控制；通風(fēng)控制部分和光線控制部分的無(wú)線節(jié)點(diǎn)主要由繼電控制部分，MSP430F149和SI4432組成，通風(fēng)控制部分是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制風(fēng)機(jī)高中低模式和窗戶的開(kāi)關(guān)來(lái)改變環(huán)境的空氣流通，無(wú)線節(jié)點(diǎn)通過(guò)繼電器分別和風(fēng)機(jī)控制器以及窗戶控制器相連，通過(guò)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)完成風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式以及窗戶開(kāi)關(guān)的控制；光線控制部分是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制環(huán)境里照明設(shè)備和窗簾的開(kāi)關(guān)來(lái)改變環(huán)境光線。本實(shí)用新型的有益效果該系統(tǒng)主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集，智能分析，聯(lián)動(dòng)控制三大部分組成，前端環(huán)境數(shù)據(jù)采集，聯(lián)動(dòng)控制均采用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持多頻段，自組網(wǎng)，多跳等功能，抗干擾能力強(qiáng)，在數(shù)據(jù)中心部分引入了針對(duì)人體舒適度的算法，能對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，提升了原有系統(tǒng)的智能化水平，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

圖1是本系統(tǒng)的原理框圖；圖2是本系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集原理圖；圖3是本系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述實(shí)施例1 本實(shí)用新型是以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為核心，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，智能分析技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成對(duì)環(huán)境的人體舒適度進(jìn)行評(píng)估，并聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備。本系統(tǒng)主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)中心，聯(lián)動(dòng)控制模塊三大部分組成。環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分主要負(fù)責(zé)把傳感器的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心根據(jù)所傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，并聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備。 具體系統(tǒng)框圖如圖1所示?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)中心、聯(lián)動(dòng)控制模塊；環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊與智能分析模塊無(wú)線連接，智能分析模塊與聯(lián)動(dòng)控制模塊無(wú)線連；所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括溫濕度一體化數(shù)字傳感器SHT10、CPU、射頻收發(fā)器、光強(qiáng)傳感器芯片TSL2561、風(fēng)速傳感器、雨滴傳感器；溫濕度一體化數(shù)字傳感器 SHT10，通過(guò)I2C總線和CPU進(jìn)行通信，CPU定時(shí)發(fā)送指令讀取SHTlO的溫濕度寄存器數(shù)據(jù)， 并通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；光強(qiáng)傳感器芯片TSL2561，采用I2C總線和CPU連接， CPU定時(shí)讀取TSL2561的通道0和通道1寄存器數(shù)據(jù)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；風(fēng)速傳感器采用4-20mA輸出信號(hào)接口，4-20mA接口的電流信號(hào)通過(guò)精密電阻轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送到CPU的A/D端口 1，雨滴傳感器采用電阻信號(hào)輸出接口，通過(guò)電阻分壓方式把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送到CPU的A/D端口 2，CPU定期采樣A/D端口的電壓信號(hào)，并把電壓數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成風(fēng)速的相應(yīng)等級(jí)數(shù)和雨量等級(jí)信號(hào)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。環(huán)境數(shù)據(jù)采集包括環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，環(huán)境光和氣象信息采集。其中環(huán)境溫度和環(huán)境濕度采用溫濕度一體化數(shù)字傳感器SHT10，通過(guò)I2C總線和CPU進(jìn)行通信，CPU定時(shí)發(fā)送指令讀取SHTlO的溫濕度寄存器數(shù)據(jù)，并通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。環(huán)境光采集采用TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)傳感器芯片 TSL2561，采用I2C總線和CPU連接，CPU定時(shí)讀取TSL2561的通道0和通道1寄存器數(shù)據(jù)， 其中通道0對(duì)可見(jiàn)光和紅外線都敏感，而通道1僅對(duì)紅外線敏感，然后通過(guò)相應(yīng)的公式把 TSL2561寄存器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以LUX為單位的環(huán)境光數(shù)據(jù)，并通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。氣象信息采集主要由風(fēng)速傳感器和雨滴傳感器組成，風(fēng)速傳感器采用4-20mA輸出信號(hào)接口，4-20mA接口的電流信號(hào)通過(guò)精密電阻轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送到CPU的A/D端口 1，雨滴傳感器采用電阻信號(hào)輸出接口，通過(guò)電阻分壓方式把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送到CPU的A/ D端口 2，CPU定期采樣A/D端口的電壓信號(hào)，并把電壓數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成風(fēng)速的相應(yīng)等級(jí)數(shù)和雨量等級(jí)信號(hào)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。以上CPU和射頻收發(fā)器均采用美國(guó)德州儀器(Tl)公司的16位超低功耗的混合信號(hào)處理器MSP430F149和Silicon Labs公司無(wú)線收發(fā)芯片SI4432。具體環(huán)境數(shù)據(jù)采集如圖2所示。數(shù)據(jù)中心的智能分析包括對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的接收、環(huán)境數(shù)據(jù)的加權(quán)算法、聯(lián)動(dòng)邏輯控制算法、聯(lián)動(dòng)控制發(fā)送。環(huán)境數(shù)據(jù)接收由收發(fā)芯片SI4432和ARMll組成，接收溫濕度，環(huán)境光，氣象數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)中心對(duì)接收到的信息進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得出五個(gè)等級(jí)的人體舒適度值，聯(lián)動(dòng)邏輯控制算法會(huì)根據(jù)不同等級(jí)的人體舒適度值對(duì)溫度，光線，通風(fēng)進(jìn)行控制，以確保當(dāng)前環(huán)境處于舒適范圍。聯(lián)動(dòng)控制模塊包括溫度控制、通風(fēng)控制、光線控制。溫度控制是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制當(dāng)前環(huán)境里的空調(diào)設(shè)備來(lái)完成溫度調(diào)節(jié)。無(wú)線節(jié)點(diǎn)主要由RS232串口，MSP430F149和 SI4432組成，通過(guò)串口和空調(diào)設(shè)備進(jìn)行通信，把相關(guān)的溫度設(shè)置發(fā)送給空調(diào)設(shè)備，完成溫度控制。通風(fēng)控制是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制風(fēng)機(jī)高中低模式和窗戶的開(kāi)關(guān)來(lái)改變環(huán)境的空氣流通。無(wú)線節(jié)點(diǎn)通過(guò)繼電器分別和風(fēng)機(jī)控制器以及窗戶控制器相連，通過(guò)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)完成風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式以及窗戶開(kāi)關(guān)的控制。光線控制是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制環(huán)境里照明設(shè)備和窗簾的開(kāi)關(guān)來(lái)改變環(huán)境光線。通風(fēng)控制和光線控制無(wú)線節(jié)點(diǎn)主要由繼電控制部分， MSP430F149和SI4432組成。具體聯(lián)動(dòng)控制如圖3所示。以上的所述乃是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本實(shí)用新型的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，仍應(yīng)屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)中心、聯(lián)動(dòng)控制模塊；環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊與智能分析模塊無(wú)線連接，智能分析模塊與聯(lián)動(dòng)控制模塊無(wú)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括溫濕度一體化數(shù)字傳感器SHT10、CPU、射頻收發(fā)器、光強(qiáng)傳感器芯片TSL2561、風(fēng)速傳感器、雨滴傳感器；溫濕度一體化數(shù)字傳感器SHT10，通過(guò)I2C 總線和CPU進(jìn)行通信，CPU定時(shí)發(fā)送指令讀取SHTlO的溫濕度寄存器數(shù)據(jù)，并通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；光強(qiáng)傳感器芯片TSL2561，采用I2C總線和CPU連接，CPU定時(shí)讀取 TSL2561的通道0和通道1寄存器數(shù)據(jù)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送給數(shù)據(jù)中心；風(fēng)速傳感器采用 4-20mA輸出信號(hào)接口，4-20mA接口的電流信號(hào)通過(guò)精密電阻轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送到CPU的A/ D端口 1，雨滴傳感器采用電阻信號(hào)輸出接口，通過(guò)電阻分壓方式把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送到CPU的A/D端口 2，CPU定期采樣A/D端口的電壓信號(hào)，并把電壓數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成風(fēng)速的相應(yīng)等級(jí)數(shù)和雨量等級(jí)信號(hào)，通過(guò)射頻收發(fā)器發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的CPU采用16位超低功耗的混合信號(hào)處理器MSP430F149，射頻收發(fā)器采用無(wú)線收發(fā)芯片SI4432。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的聯(lián)動(dòng)控制模塊包括溫度控制部分、通風(fēng)控制部分、光線控制部分組成，其中溫度控制部分主要由無(wú)線節(jié)點(diǎn)主要由RS232串口，MSP430F149和SI4432組成，通過(guò)串口和空調(diào)設(shè)備進(jìn)行通信，把相關(guān)的溫度設(shè)置發(fā)送給空調(diào)設(shè)備，完成溫度控制；通風(fēng)控制部分和光線控制部分的無(wú)線節(jié)點(diǎn)主要由繼電控制部分，MSP430F149和SI4432組成，通風(fēng)控制部分是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制風(fēng)機(jī)高中低模式和窗戶的開(kāi)關(guān)來(lái)改變環(huán)境的空氣流通，無(wú)線節(jié)點(diǎn)通過(guò)繼電器分別和風(fēng)機(jī)控制器以及窗戶控制器相連，通過(guò)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)完成風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式以及窗戶開(kāi)關(guān)的控制；光線控制部分是通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn)控制環(huán)境里照明設(shè)備和窗簾的開(kāi)關(guān)來(lái)改變環(huán)境光線。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體舒適度智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)中心、聯(lián)動(dòng)控制模塊；環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊與智能分析模塊無(wú)線連接，智能分析模塊與聯(lián)動(dòng)控制模塊無(wú)線連接。有益效果該系統(tǒng)主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集，智能分析，聯(lián)動(dòng)控制三大部分組成，前端環(huán)境數(shù)據(jù)采集，聯(lián)動(dòng)控制均采用了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，支持多頻段，自組網(wǎng)，多跳等功能，抗干擾能力強(qiáng)，在數(shù)據(jù)中心部分引入了針對(duì)人體舒適度的算法，能對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，提升了原有系統(tǒng)的智能化水平，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202257221SQ20112033202
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者馮一汀, 張建成, 林呼明 申請(qǐng)人:杭州家和物聯(lián)技術(shù)有限公司