无线温湿度监测系统在计量设备管理中的应用

　　1　前言

　　JJF1069-2007《法定计量检定机构考核规范》和DI-LAC/AC01:2005《检测实验室和校准实验能力认可准则》中规定,实验室应根据规定的程序和日程对参考标准、基准、传递标准或工作标准以及标准物质进行核查,以保持其校准状态的置信度。计量基、标准的建立原则是基于计量设备不落后,不确定度小、使用时间长等特点上的。而实验室内外环境,如温、湿度等因素会造成设备性能的不稳定,严重影响计量设备的管理可靠性。因此,硬件设施条件较好的省级计量院所一般都利用中央空凋对实验室环境温湿度进行控制。然而,中央空调的控制系统的老化、更新是一个普遍性的问题。不可靠的空调控制系统将导致计量设备性能下降。故另寻一套性能可靠的环境温湿度监测系统对于计量设备的管理有着重要的意义。

　　2　温湿度监测系统原理

　　本文基于ARM-Cortex-M3内核微控制器设计无线温湿度监测系统。监测系统分为监测终端、监测主站及后台上位机三个部分。

　　监测终端主要负责采集计量设备安放环境下的温湿度数据,并将数据通过无线方式传送至监测主站。监测终端实现功能较为简单,故其微控制器可采用外设功能相对较少的STM32F10CBT6芯片实现。温湿度传感器采用无需校验的数字式集成温湿度传感器SHT71。射频模块采用通信距离较长,误码率较小的SI4432模块。

　　监测主站负责接收若干个监测终端数据,并通过LCD实时显示;当环境温湿度超出设备保养或使用允许范围时,发出报警信息。另外,主站还需有实时时钟、历史数据存储功能。由于外设较多,故主站的微控制器应采用外设功能较多STM32F10VBT6芯片实现。其中,LCD采用分辨率单色液晶。历史数据存储芯片为ST24C02的EEPROM存储器。

　　监测主站数据主要由计量设备管理人员检测。但设备管理中,往往不只管理计量设备。为了能够与其他设备数据共享管理,监测主站数据应能将监测数据通过RS-485总线上传至后台上位机统一管理。另外,RS-485总线还支持多台计量设备同时连入后台上位机中。上位机应具有人机界面和数据库功能。

　　图1为温湿度监测系统的整体系统框图。图2和图3分别为监测终端硬件设计框图和监测主站硬件设计框图。

　　3　温湿度监测系统软件实现

　　监测终端与监测主站之间的无线通信采用轮询方式。主站不断向各个终端询问数据。当终端收到取数命令后,向主站发送当前检测的温湿度数据。

　　主站和后台上位机采用点对点通信模式。正常情况下,上位机向主站要求数据,但温湿度检测数据超标时,主站主动向上位机传输报警数据。