低功耗自组织温度数据采集方法、系统及其安装调试方法.pdf

本发明属于物联网通讯设备技术领域，尤其是涉及一种低功耗自组织温度数据采集方法、系统及其安装调试方法。它解决了现有暖气片温度信息采集不便等问题。本系统包括若干具有暖风片温度传感器和环境温度传感器的温度采集节点，各个温度采集节点通过第一RF模块组网且信息交互并分别与至少一个主机相连，每一个主机均通过第二RF模块与调试维护器相连，且所述的主机通过GPRS通讯模块与至少一个上位机相连。优点在于：结构简单，稳定性好，节点之间能进行组网，且一个主机能同时与多个节点进行组合，成本低，安装维护方便，能同时采集多组暖风片温度信息。

1.  一种低功耗自组织温度数据采集系统，其特征在于，本系 统包括若干具有暖风片温度传感器(13)和环境温度传感器(14) 的温度采集节点(1)，各个温度采集节点(1)通过第一RF模块 (11)组网且信息交互并分别与至少一个主机(2)相连，每一个 主机(2)均通过第二RF模块(31)与调试维护器(3)相连，且 所述的主机(2)通过GPRS通讯模块(23)与至少一个上位机(4) 相连。

2.  根据权利要求1所述的低功耗自组织温度数据采集系统， 其特征在于，所述的主机(2)包括数据采集模块(21)，所述的 数据采集模块(21)连接有与GPRS通讯模块(23)相连的数据采 集主控芯片(22)，所述的数据采集主控芯片(22)连接有主机供 电电池(24)，且各个温度采集节点(1)分别通过第一RF模块(11) 与数据采集模块(21)或数据采集主控芯片(22)相连；所述的 数据采集主控芯片(22)连接有至少一个LED显示模块(25)与 若干第一按键(26)。

3.  根据权利要求2所述的低功耗自组织温度数据采集系统， 其特征在于，所述的温度采集节点(1)包括分别与第一RF模块 (11)相连的MSP430单片机(12)，所述的MSP430单片机(12) 连接有节点供电电池(15)，且所述的暖风片温度传感器(13)和 环境温度传感器(14)分别与MSP430单片机(12)相连，所述的 MSP430单片机(12)上还连接有至少一个液晶显示模块(16)与 若干第二按键(17)。

4.  根据权利要求3所述的低功耗自组织温度数据采集系统， 其特征在于，所述的调试维护器(3)包括与第二RF模块(31) 相连的MCU芯片(32)，所述的MCU芯片(32)连接有控制终端(33)； 所述的控制终端(33)为平板电脑、PC、手持设备与手机中的任 意一种；所述的MCU芯片(32)上还连接有蓝牙芯片(34)或USB 芯片(35)；所述的第一RF模块(11)与第二RF模块(31)均为 CC1100E芯片。

5.  一种权利要求4中所述的低功耗自组织温度数据采集系统 的安装调试方法，其特征在于，本方法包括下述步骤：
A、配对设备：首先使温度采集节点(1)进入配对模式，此 时液晶显示模块(16)显示相应的配对等待状态，将温度采集节 点(1)放置到距离主机(2)5米的范围内，然后通过短按第一 按键(26)使主机(2)开机并开始配对，当该温度采集节点(1) 配对完成后，主机(2)的LED显示模块(25)绿灯闪烁一次，重 复以上过程直到需要配对的温度采集节点(1)都已完成；
B、安装设备：长按第一按键(26)3秒使得LED显示模块(25) 红灯开始闪烁，主机(2)进入安装模式，打开调试维护器(3) 使其进入安装模式，将已经配对成功的温度采集节点(1)放置到 可安装的不同位置，查看调试维护器(3)的控制终端(33)上显 示的信号状态信息，选择最优信号质量位置作为温度采集节点(1) 的安装位置，重复以上过程，直至安装完毕；
C、启动运行：所有的温度采集节点(1)安装完成后，使用 调试维护器(3)连接主机(2)，查看所有温度采集节点(1)是 否全部连接到主机(2)，对多余温度采集节点(1)进行删除，然 后长按第一按键(26)3秒，当LED显示模块(25)闪烁黄灯， 则表示主机(2)进行初始化配置，当LED显示模块(25)绿灯会 开始慢速闪烁，则表示主机(2)进入正常工作。

6.  根据权利要求5所述的低功耗自组织温度数据采集系统的 安装调试方法，其特征在于，所述的步骤A中温度采集节点(1) 与主机(2)配对时同一时间内保证只有一个温度采集节点(1) 与处于配对状态。

7.  根据权利要求1所述的低功耗自组织温度数据采集系统的 安装调试方法，其特征在于，在步骤C中的对多余温度采集节点 (1)删除包括以下步骤：再次短按第一按键(26)使得主机(2) 与温度采集节点(1)取消配对，且取消配对需要满足主机(2) 与温度采集节点(1)均存在配对信息才会成功。

8.  一种权利要求1-4任意一项中所述的低功耗自组织温度数 据采集系统的温度数据采集方法，其特征在于，本方法包括下述 步骤：
通过温度采集节点(1)上的暖风片温度传感器(13)和环境 温度传感器(14)分别采集暖风片的温度数据信息与环境温度数 据信息，各个温度采集节点(1)通过第一RF模块(11)组网且 信息交互并通过第一RF模块(11)将采集的暖风片的温度数据信 息与环境温度数据信息发送至主机(2)，主机(2)通过第二RF 模块(31)连接有能显示温度采集节点(1)与主机(2)连接状 态以及温度采集节点(1)之间组网信息的调试维护器(3)，主机 (2)通过GPRS通讯模块(23)将暖风片的温度数据信息与环境 温度数据信息上传至上位机(4)。

9.  根据权利要求8所述的低功耗自组织温度数据采集方法， 其特征在于，所述的主机(2)包括数据采集模块(21)，所述的 数据采集模块(21)连接有与GPRS通讯模块(23)相连的数据采 集主控芯片(22)，所述的数据采集主控芯片(22)连接有主机供 电电池(24)，且各个温度采集节点(1)分别通过第一RF模块(11) 与数据采集模块(21)或数据采集主控芯片(22)相连；所述的 温度采集节点(1)包括分别与第一RF模块(11)相连的MSP430 单片机(12)，所述的MSP430单片机(12)连接有节点供电电池 (15)，且所述的暖风片温度传感器(13)和环境温度传感器(14) 分别与MSP430单片机(12)相连；所述的调试维护器(3)包括 与第二RF模块(31)相连的MCU芯片(32)，所述的MCU芯片(32) 连接有控制终端(33)。

10.  根据权利要求9所述的低功耗自组织温度数据采集方法， 其特征在于，所述的第一RF模块(11)与第二RF模块(31)均 为CC1100E芯片。

低功耗自组织温度数据采集方法、系统及其安装调试方法
技术领域
本发明属于物联网通讯设备技术领域，尤其是涉及一种低功耗自组织温度数据采集方法、系统及其安装调试方法。
背景技术
随着节能环保的观念深入人心，大家对于节能的越来越重视，例如在寒冷的冬季北方多采用集中供暖的方式，一个家庭通常安装有多个暖气片，为了提高节能效果，使用时需要及时地对各个暖气片与环境温度进行检测从而根据实际情况对各个暖气片进行温度调整，但是由于单栋楼内的暖风片数量较多，这就使得对整栋楼内的暖气片的温度与各个家庭内的环境温度的检测极为不便，这样就导致用户无法及时获得室内环境温度与暖气片实际的工作状态，极大地影响了暖气片使用时的节能效果，除此之外，现有的暖风片温度采集系统还存在着：安装与维护难度大，成本高等问题。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种用于控制暖气片的智能控制装置[申请号：201210459746.X]，暖气片主管上设置电磁阀，所述电磁阀上电连接在单片机上，所述单片机上设置无线传输模块，所述单片机与室内的温度传感器电气连接，所述单片机将温度传感器测量的室内的温度通过无线传输模块，传输给控制终端，所述控制终端根据传输的温度，通过单片机驱动电磁阀调整暖气片中的入水量。上述方案在一定程度上解决了现有暖风片温度信息采集不便的问题，但是该方案依然无法 从根本上解决稳定性差，无法同时采集多个暖风片温度信息，成本高，安装与维护难度大的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单合理，稳定性好的低功耗自组织温度数据采集系统。
本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种便于安装，维护方便的低功耗自组织温度数据采集系统的安装调试方法。
本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种操作方便，能同时采集多个暖风片及环境温度的低功耗自组织温度数据采集方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本低功耗自组织温度数据采集系统，其特征在于，本系统包括若干具有暖风片温度传感器和环境温度传感器的温度采集节点，各个温度采集节点通过第一RF模块组网且信息交互并分别与至少一个主机相连，每一个主机均通过第二RF模块与调试维护器相连，且所述的主机通过GPRS通讯模块与至少一个上位机相连。显然，这里的温度采集节点能相互组网且进行信息交互并与至少一个主机相连，使得能同时进行多个温度采集节点温度信息，这样使得温度采集节点间可以相互路由，可以减少对节点发送功率的要求，减少节点能量消耗，主机通过使用GPRS方式上传数据，使得整个系统稳定性好。
在上述的低功耗自组织温度数据采集系统中，所述的主机包括数据采集模块，所述的数据采集模块连接有与GPRS通讯模块相连的数据采集主控芯片，所述的数据采集主控芯片连接有主机供电电池，且各个温度采集节点分别通过第一RF模块与数据采集模块或数据采集主控芯片相连；所述的数据采集主控芯片连接有至 少一个LED显示模块与若干第一按键。温度采集节点能根据实际情况选择与数据采集模块或数据采集主控芯片相连使得稳定性好，且这里的LED显示模块优选为红、绿、黄三个指示灯。
在上述的低功耗自组织温度数据采集系统中，所述的温度采集节点包括分别与第一RF模块相连的MSP430单片机，所述的MSP430单片机连接有节点供电电池，且所述的暖风片温度传感器和环境温度传感器分别与MSP430单片机相连，所述的MSP430单片机上还连接有至少一个液晶显示模块与若干第二按键。即这里的暖风片温度传感器用于采集暖风片上的温度信息，环境温度传感器用于采集室内环境温度信息，这样使得能及时采集暖风片的工作状态与室内温度状态。
在上述的低功耗自组织温度数据采集系统中，所述的调试维护器包括与第二RF模块相连的MCU芯片，所述的MCU芯片连接有控制终端；所述的控制终端为平板电脑、PC、手持设备与手机中的任意一种；所述的MCU芯片上还连接有蓝牙芯片或USB芯片；所述的第一RF模块与第二RF模块均为CC1100E芯片。即当控制终端为平板电脑和PC时，MCU芯片上连接有USB芯片，当控制终端为手持设备与手机时，MCU芯片上连接有蓝牙芯片，且CC1100E芯片具有接收灵敏度高，功耗低的优点。
上述的低功耗自组织温度数据采集系统的安装调试方法如下所述：低功耗自组织温度数据采集系统的安装调试方法，其特征在于，本方法包括下述步骤：
A、配对设备：首先使温度采集节点进入配对模式，此时液晶显示模块显示相应的配对等待状态，将温度采集节点放置到距离主机5米的范围内，然后通过短按第一按键使主机开机并开始配对，当该温度采集节点配对完成后，主机的LED显示模块绿灯闪烁一次，重复以上过程直到需要配对的温度采集节点都已完成；
B、安装设备：长按第一按键3秒使得LED显示模块红灯开始闪烁，主机进入安装模式，打开调试维护器使其进入安装模式，将已经配对成功的温度采集节点放置到可安装的不同位置，查看调试维护器的控制终端上显示的信号状态信息，选择最优信号质量位置作为温度采集节点的安装位置，重复以上过程，直至安装完毕；
C、启动运行：所有的温度采集节点安装完成后，使用调试维护器连接主机，查看所有温度采集节点是否全部连接到主机，对多余温度采集节点进行删除，然后长按第一按键3秒，当LED显示模块闪烁黄灯，则表示主机进行初始化配置，当LED显示模块绿灯会开始慢速闪烁，则表示主机进入正常工作。
显然，该方法简化了温度采集节点与主机的安装，保证了温度采集节点与主机匹配的准确性，使得整个系统的安装调试与维护极为简便，可以节约安装成本，降低安装及维护难度。
在上述的低功耗自组织温度数据采集系统的安装调试方法中，所述的步骤A中温度采集节点与主机配对时同一时间内保证只有一个温度采集节点与处于配对状态。防止多个温度采集节点同时与主机配对时出现混乱。
在上述的低功耗自组织温度数据采集系统的安装调试方法中，在步骤C中的对多余温度采集节点删除包括以下步骤：再次短按第一按键使得主机与温度采集节点取消配对，且取消配对需要满足主机与温度采集节点均存在配对信息才会成功。可以通过删除多余的温度采集节点防止温度采集节点采集信息却无法送到主机，避免了资源浪费，同时也可以调整主机匹配的温度采集节点的数量，有利于提高主机稳定性。
上述的低功耗自组织温度数据采集系统的温度数据采集方法如下所述：低功耗自组织温度数据采集方法，其特征在于，本方 法包括下述步骤：
通过温度采集节点上的暖风片温度传感器和环境温度传感器分别采集暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息，各个温度采集节点通过第一RF模块组网且信息交互并通过第一RF模块将采集的暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息发送至主机，主机通过第二RF模块连接有能显示温度采集节点与主机连接状态以及温度采集节点之间组网信息的调试维护器，主机通过GPRS通讯模块将暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息上传至上位机。
即通过温度采集节点采集暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息，多个温度采集节点能相互组网且进行信息交互并与至少一个主机相连，使得能同时进行多个温度采集节点温度信息检测，这样使得温度采集节点间可以相互路由，可以减少对节点发送功率的要求，减少节点能量消耗。
在上述的低功耗自组织温度数据采集方法中，所述的主机包括数据采集模块，所述的数据采集模块连接有与GPRS通讯模块相连的数据采集主控芯片，所述的数据采集主控芯片连接有主机供电电池，且各个温度采集节点分别通过第一RF模块与数据采集模块或数据采集主控芯片相连；所述的温度采集节点包括分别与第一RF模块相连的MSP430单片机，所述的MSP430单片机连接有节点供电电池，且所述的暖风片温度传感器和环境温度传感器分别与MSP430单片机相连；所述的调试维护器包括与第二RF模块相连的MCU芯片，所述的MCU芯片连接有控制终端。
在上述的低功耗自组织温度数据采集方法中，所述的第一RF模块与第二RF模块均为CC1100E芯片。CC1100E芯片具有接收灵敏度高，功耗低的优点。
与现有的技术相比，本低功耗自组织温度数据采集方法、系 统及其安装调试方法的优点在于：结构简单，稳定性好，节点之间能进行组网，且一个主机能同时与多个节点进行组合，成本低，安装维护方便，能同时采集多组暖风片温度信息。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例一中温度采集节点的结构框图。
图3为本发明实施例一中主机的结构框图。
图4为本发明实施例一中调试维护器的结构框图。
图5为本发明实施例二中调试维护器的结构框图。
图中，温度采集节点1、第一RF模块11、MSP430单片机12、暖风片温度传感器13、环境温度传感器14、节点供电电池15、液晶显示模块16、第一按键17、主机2、数据采集模块21、数据采集主控芯片22、GPRS通讯模块23、主机供电电池24、LED显示模块25、第二按键26、调试维护器3、第二RF模块31、MCU芯片32、控制终端33、蓝牙芯片34、USB芯片35、上位机4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1-4所示，本低功耗自组织温度数据采集系统，包括若干具有暖风片温度传感器13和环境温度传感器14的温度采集节点1，各个温度采集节点1通过第一RF模块11组网且信息交互并分别与至少一个主机2相连，每一个主机2均通过第二RF模块31与调试维护器3相连，且主机2通过GPRS通讯模块23与至少一个上位机4相连，这里的温度采集节点1能相互组网且进行信 息交互并与至少一个主机2相连，使得能同时进行多个温度采集节点1温度信息，这样使得温度采集节点1间可以相互路由，可以减少对节点发送功率的要求，减少节点能量消耗，主机2通过使用GPRS方式上传数据，使得整个系统稳定性好。
具体地，本实施例中的主机2包括数据采集模块21，数据采集模块21连接有与GPRS通讯模块23相连的数据采集主控芯片22，数据采集主控芯片22连接有主机供电电池24，且各个温度采集节点1分别通过第一RF模块11与数据采集模块21或数据采集主控芯片22相连；数据采集主控芯片22连接有至少一个LED显示模块25与若干第一按键26，即本实施例中的温度采集节点1能根据实际情况选择与数据采集模块21或数据采集主控芯片22相连使得稳定性好，且这里的LED显示模块25优选为红、绿、黄三个指示灯。
其中，本实施例中的温度采集节点1包括分别与第一RF模块11相连的MSP430单片机12，MSP430单片机12连接有节点供电电池15，且暖风片温度传感器13和环境温度传感器14分别与MSP430单片机12相连，MSP430单片机12上还连接有至少一个液晶显示模块16与若干第二按键17，即这里的暖风片温度传感器14用于采集暖风片上的温度信息，环境温度传感器15用于采集室内环境温度信息，这样使得能及时采集暖风片的工作状态与室内温度状态。
进一步地，这里的调试维护器3包括与第二RF模块31相连的MCU芯片32，MCU芯片32连接有控制终端33；控制终端33为平板电脑与PC中的任意一种；MCU芯片32上还连接有USB芯片35；第一RF模块11与第二RF模块31均为CC1100E芯片，即当控制终端33为平板电脑和PC时，MCU芯片32上连接有USB芯片35，且CC1100E芯片具有接收灵敏度高，功耗低的优点。
本实施例中低功耗自组织温度数据采集系统的安装调试方法，包括下述步骤：A、配对设备：首先使温度采集节点1进入配对模式，此时液晶显示模块16显示相应的配对等待状态，将温度采集节点1放置到距离主机25米的范围内，然后通过短按第一按键26使主机2开机并开始配对，当该温度采集节点1配对完成后，主机2的LED显示模块25绿灯闪烁一次，重复以上过程直到需要配对的温度采集节点1都已完成；B、安装设备：长按第一按键263秒使得LED显示模块25红灯开始闪烁，主机2进入安装模式，打开调试维护器3使其进入安装模式，将已经配对成功的温度采集节点1放置到可安装的不同位置，查看调试维护器3的控制终端33上显示的信号状态信息，选择最优信号质量位置作为温度采集节点1的安装位置，重复以上过程，直至安装完毕；C、启动运行：所有的温度采集节点1安装完成后，使用调试维护器3连接主机2，查看所有温度采集节点1是否全部连接到主机2，对多余温度采集节点1进行删除，然后长按第一按键263秒，当LED显示模块25闪烁黄灯，则表示主机2进行初始化配置，当LED显示模块25绿灯会开始慢速闪烁，则表示主机2进入正常工作，该方法简化了温度采集节点2与主机1的安装，保证了温度采集节点2与主机1匹配的准确性，使得整个系统的安装调试与维护极为简便，可以节约安装成本，降低安装及维护难度。
为了防止多个温度采集节点2同时与主机1配对时出现混乱，在步骤A中温度采集节点1与主机2配对时同一时间内保证只有一个温度采集节点1与处于配对状态。同时，在步骤C中的对多余温度采集节点1删除包括以下步骤：再次短按第一按键26使得主机2与温度采集节点1取消配对，且取消配对需要满足主机2与温度采集节点1均存在配对信息才会成功，这样可以通过删除多余的温度采集节点2防止温度采集节点2采集信息却无法送到 主机1，避免了资源浪费，同时也可以调整主机1匹配的温度采集节点的数量，有利于提高主机1稳定性。
本实施例中的低功耗自组织温度数据采集系统的温度数据采集方法，包括下述步骤：通过温度采集节点1上的暖风片温度传感器13和环境温度传感器14分别采集暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息，各个温度采集节点1通过第一RF模块11组网且信息交互并通过第一RF模块11将采集的暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息发送至主机2，主机2通过第二RF模块31连接有能显示温度采集节点1与主机2连接状态以及温度采集节点1之间组网信息的调试维护器3，主机2通过GPRS通讯模块23将暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息上传至上位机4，即通过温度采集节点2采集暖风片的温度数据信息与环境温度数据信息，多个温度采集节点2能相互组网且进行信息交互并与至少一个主机1相连，使得能同时进行多个温度采集节点2温度信息采集，这样使得温度采集节点2间可以相互路由，可以减少对节点发送功率的要求，减少节点能量消耗。
其中，本方法中的主机2包括数据采集模块21，所述的数据采集模块21连接有与GPRS通讯模块23相连的数据采集主控芯片22，所述的数据采集主控芯片22连接有主机供电电池24，且各个温度采集节点1分别通过第一RF模块11与数据采集模块21或数据采集主控芯片22相连；所述的温度采集节点1包括分别与第一RF模块11相连的MSP430单片机12，所述的MSP430单片机12连接有节点供电电池15，且所述的暖风片温度传感器13和环境温度传感器14分别与MSP430单片机12相连；所述的调试维护器3包括与第二RF模块31相连的MCU芯片32，所述的MCU芯片32连接有控制终端33。第一RF模块11与第二RF模块31均为CC1100E芯片。
实施例二
如图5所示，本实施例的结构与工作原理与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例中，当控制终端33为手持设备与手机时，MCU芯片32上连接有蓝牙芯片34。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了温度采集节点1、第一RF模块11、MSP430单片机12、暖风片温度传感器13、环境温度传感器14、节点供电电池15、液晶显示模块16、第一按键17、主机2、数据采集模块21、数据采集主控芯片22、GPRS通讯模块23、主机供电电池24、LED显示模块25、第二按键26、调试维护器3、第二RF模块31、MCU芯片32、控制终端33、蓝牙芯片34、USB芯片35、上位机4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。