[发明专利]一种低功耗环境监测系统

说明书

本发明所述的一种低功耗环境监测系统主要由大容量锂电池与PCB组成，单元对外接口主要为供电、模拟量输出、报警输出及Modbus通信接口，PCB设计相对独立，可与锂电池并置，也可单独存在，利用9～36V供电。为提高模块的通用性，功能单元采取模块化设计，PCB采用母板加扩展板方式，根据使用需求将相应功能模块插入母板上的接插件即可。其有益效果在于：本发明利用嵌入式技术将众多要素监测集成在一块电路板上，提供一种可剪裁、低功耗、全天候、性价比高的环境监测解决方案。另外，本系统的对外交互采用4～20mA输出、隔离型光继电器可接中小功率负载、标准Modbus RTU与Modbus TCP通信，可方便地与工业PLC、DCS等系统进行无缝集成，具有良好的应用推广价值。

技术领域

本发明涉及监控领域，尤其涉及一种低功耗环境监测系统。

背景技术

部分特殊设备在铸造过程以及使用环境等各项参数进行监控或记录，以便保证产品质量以及便于维护，这些需要监控或记录的信息包括铸造设备与厂房环境状况，运输状况、使用情况、环境状况等。其中环境监测模块的基本测量要素包括：温度、湿度、露点；其他监测要素包括：粉尘、噪声、X/Y/Z三轴方向振动(加速度)及磁场强度、锂电池电量等。

现有技术的监控系统存在较大的缺陷，主要体现各监控系统不是统一集中监控和使用，大部分是单个独立的系统，耗能大、使用成本高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种低功耗环境监测系统，该系统具有功耗低、集中监控度高、可实行模块化监控，另外其实施成本和管理成本较低。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低功耗环境监测系统，包括电源转换模块、中心监控处理单元、环境传感采集单元及信息交互模块；其中，

所述电源转换模块主要完成为锂电池充放电及为环境监测系统提供稳定电源；所述电源转换模块是利用光耦TLP521-1进行外部电源与环境监测系统电源进行电压匹配，然后将外部电源状态输入至MCU的IO管脚并判断电压，三端稳压集成电路LM7805为锂电池提供DC5V的安全充电电压，后级电源转换芯片TPS63001DRC与TPS63002DRC采用BUCK-BOOST方式在锂电池有效充放电压范围内为环境监测系统提供稳定的DC3.3V与DC5V供电电源；

所述中心监控处理单元主要负责数据的采集、存储和处理，所述中心监控处理单元以ARM Cortex-M0为核心处理器，3.3V单电源供电，内置20KB SRAM、4KB EEPROM、5个UART、2个I2C、2个SSP、4个Timer、12通道AI(12bit)、80个GPIO外设组成，设计12MHz为正常工作模式，消耗电流3mA；

所述环境传感采集单元与中心监控处理单元的GPIO连接，主要负责采集需要监控的各项环境数据；

所述信息交互模块主要完成人机信息的交互，其主要包括LCD液晶屏显示模块、Modbus_RTU/TCP通信、数字量报警输出、模拟量4～20mA输出；其中，

所述的LCD液晶屏显示模块工作电压3.3V～5.5V，串行SPI通信，分4行两段实时显示8个环境参数的显示；

所述Modbus_RTU/TCP通信分别由半双工收发器SP3485与嵌入式以太网转串口模块IPORT-1提供RS485与以太网底层通信，高低字节交换的CRC16检验方式，保证通信的高可靠性；

所述数字量报警输出在外部电源供电情况下，根据环境监测参数的设定阈值，采用光继电器TLP3554提供2.5A的报警负载输出；