[发明专利]球形温湿度传感器、密闭环境温湿度测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种球形温湿度传感器、密闭环境温湿度测量系统及测量方法，传感器包括：无线通信模块，用于与密闭环境中的定位基站进行无线通信获取第一位置信息；IMU模块，用于采集传感器的姿态信息以获取传感器的滚动速度变化和传感器的第二位置信息；抽气泵，用于将外部空气抽入球形壳体内部；温湿度传感模块，用于根据抽气泵抽入球形壳体内部的空气测量温湿度信息，且温湿度传感模块的工作频率和抽气泵的抽气速率随传感器的滚动速度变化而变化；主控模块，用于融合第一位置信息和第二位置信息后得到精准定位信息，以及用于当传感器滚动到开放环境时通过无线通信模块将精准定位信息和温湿度信息传送给上位机，以获取密闭环境中不同位置的温湿度。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种球形温湿度传感器、密闭环境温湿度测量系统及测量方法。

背景技术

传感器是一种环境感知装置，它能感受周围环境的各类信息，并通过一定的方式将环境信息转变成电信号，传递给其余模块，实现信息的采集、转换、存储和控制等功能。传感器的是实现自动控制和自动检测的重要环节。温湿度传感模块是能够感知环境温度和湿度信息，并将其转化成一定大小的电信号的设备。

然而，目前的温湿度传感模块只能针对开放环境下的温湿度测量状况，做到实时测量与显示，无法在密闭环境中进行自动测量。当需要知道隧道、封闭金属管道等密闭环境中的温湿度信息时，因为此类环境完全封闭或半封闭，在工作时无法使用实时无线通信，无法做到实时的传输与显示，市面上也没有成熟的解决方案能够完成密闭环境下的温度和湿度信息的准确测量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种球形温湿度传感器、密闭环境温湿度测量系统及测量方法，其目的在于解决难以准确测量密闭环境下的温湿度信息的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种球形温湿度传感器，用于测量密闭环境内部不同位置的温湿度，传感器包括球形壳体以及包裹于球形壳体内的温湿度传感模块、IMU模块、无线通信模块、抽气泵、电源模块和主控模块；其中，

无线通信模块用于与密闭环境中的定位基站进行无线通信以使主控模块获取传感器的第一位置信息；

IMU模块用于采集传感器的姿态信息以使主控模块获取传感器的滚动速度变化和传感器的第二位置信息；

抽气泵用于将外部空气抽入球形壳体内部，且抽气速率随传感器的滚动速度变化而变化，当滚动速度变快时，抽气速率变快，当滚动速率变慢时，抽气速率变慢；

温湿度传感模块用于根据抽气泵抽入球形壳体内部的空气测量温湿度信息并存入主控模块，且温湿度传感模块的工作频率随传感器的滚动速度变化而变化，当滚动速度变快时，工作频率变快，当滚动速率变慢时，工作频率变慢；

主控模块用于融合第一位置信息和第二位置信息后得到精准定位信息，以及用于当传感器滚动到开放环境时通过无线通信模块将精准定位信息和温湿度信息传送给外部的上位机。

在其中一个实施例中，传感器还包括按键模块，按键模块包括测量按键和传输按键，当启动测量按键时，传感器处于测量定位信息和密闭环境内部温湿度信息的工作模式，当启动传输按键时，传感器处于将存储的定位信息和密闭环境内部温湿度信息发送至上位机的工作模式，当IMU模块检测到传感器不再滚动时，自动关闭测量按键，启动传输按键。

在其中一个实施例中，温湿度传感模块包括堆叠的热电偶结构层、腔室结构层、电解质结构层、电压控制电路和电流检测电路；

其中，腔室结构层中设置有第一腔室和第二腔室，热电偶结构层具有邻近第一腔室和第二腔室的加热电路，电解质结构层包括电解质、设置于电解质上表面的顶电极以及设置于电解质下表面的暴露于第一腔室内的第一底电极和暴露于第二腔室内的第二底电极；电压控制电路用于向第一底电极和顶电极之间、以及第二底电极和顶电极之间施加电压，电流检测电路用于检测第二底电极和顶电极之间的电流；