基于“互联网+”技术检测检验环境温湿度监测技术

郎福成 ，刘艺平

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国家电网公司高电压强电流实验室，辽宁 沈阳 110006；3.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；4.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122）

0 引言

“互联网+”是一种新的经济形态，它指的是依托互联网信息技术实现互联网与传统产业的联合，以优化生产要素、更新业务体系、重构商业模式等途径来完成经济转型和升级。“互联网＋”模式首先被电商加以利用，随后金融公司也开始利用“互联网＋”创造新的盈利模式，例如P2P金融就是利用网络平台帮助借贷双方确立借贷关系并完成相关交易手续。2015年5月12日国家质检总局科技司在广东召开互联网检验检测服务模式创新研讨会，会上主要讨论了在互联网高度发达的新时代，检验检测行业也要逐渐利用这一新的发展机制来促进本行业发展，正式将检验检测领域探索“互联网+”发展模式提上日程。

检验检测认证机构就必须向互联网化转变，必然就需要加大技术和商业模式创新，想要往互联网行业进行转变的话，就必须实现两个转变：一是从检验、检测、认证服务商向解决方案服务商转变；二是从传统的检验、检测、认证服务商向互联网服务商转变。检验检测领域的“互联网+”并不是互联网和检验检测两者简单的糅合，而是在互联网思维的模式下开创属于这个领域的新的发展模式[1-4]。目前的检测行业存在很多痛点，首先，对有检测需求的企业来说，中国有大量的中小微企业找不到合适的检测机构，检测价格高、检测周期长。其次，对检测检验认证机构而言，作为经营性的检测机构，销售成本并不低[5-7]。最后，现有检测检验技术落后，检验装备智能化水平低，不能满足“互联网+”检测检验技术发展需求[8-10]。因此，结合“互联网+”技术，开展检测检验智能化设备研究是当今检测检验行业发展的一个方向。

2 监测系统设计

检测检验环境温湿度测试技术利用DSP为核心，采用高精度温湿度传感器采集环境温度和湿度数据，经过信号处理单元后反馈给DSP最小系统，DSP对数据进行运算、处理和存储，同时系统具有CAN通讯功能，能够实现检测检验环境温度和湿度数据远距离传输，系统结构简图如图1所示。

图1 检测检验环境温湿度测试系统结构简图Fig.1 Structure diagram of inspection environment temperature and humidity test system

检测检验环境温湿度测试系统主要由单片机模块、温湿度传感器、信号处理模块、显示模块、异常报警模块、通讯模块、远程监控主机、指令输入模块等组成，各个模块协同配合完成检验环境温湿度测试功能。给DSP最小系统主要包括DSP、时钟单元、复位单元、编程接口等，是整个监测系统的核心，实现控制指令接收与转换、数据运算、参数调用、异常判断与报警、数据显示驱动和数据通讯功能。温湿度传感器为监控系统的感知模块，用于对检测检验环境温度和湿度数据进行采集。信号处理模块用于实现传感器数据与单片机接收数据的转换，同时具有信号隔离、滤波功能。显示模块用于对检测检验环境温湿度数据和是否异常进行显示。异常报警模块用于在检测检验环境温度和湿度超出设定值范围内时进行报警，提示工作人员有环境异常。通讯模块用于实现监测系统温度、湿度运行参数与远程主机之间数据通讯。指令输入模块作为系统唯一的人机交互载体，用于监控系统进行有效控制，实现系统上电、启动、停止和急停等功能。

2.1 温湿度采集

采用SHT11 温湿度传感器对检测检验环境的温度和湿度信号进行采集，该传感器将CMOS芯片与传感器技术有机结合，为二线串行接口的数字式传感器，可用于检测系统的温度、湿度、露点等信号，具有外围电路简单、数字式输出和免调试等优点，广泛应用在工农业生产、气象等领域参数测量。SHT11 温湿度传感器测量温度的分辨率为14为、相对湿度的分辨率为12位，湿度测量范围0～100%，温度的测试范围-40～+123.8 ℃。SHT11温湿度传感器的线性度较好，计算时可以用公式直接将温度数据转换为实际温度，在电源电压5V、14位时，公式为：

其中，T为实际温度，单位为℃，P为SHT11温湿度传感器反馈的温度数据，无量纲。SHT11温湿度传感器的湿度输出信号为非线性信号，需要对相对湿度信号进行补偿后得到检测检验环境的湿度数据。SHT11温湿度传感器实物如图2所示。

图2 温湿度传感器实物图Fig.2 Physical picture of temperature and humidity sensor

2.2 DSP与CAN总线接口单元

由于DSP内部已经集成了eCAN通讯模块，所以在监控系统与上位机通讯时只需选用CAN接口芯片，不需要另外再配CAN控制器。根据系统实时性和可靠性的需求，选有CTM8251T作为DSP的eCAN模块与物理总线的接口芯片，该芯片具有外围电路设计简单、抗干扰能力强、稳定性好等优点。将DSP通讯模块的CAN收发信号CAN-RD、CAN-TD和CTM8251T芯片的RXD、TXD相连接，CTM8251T芯片的CANH、CANL与CAN物理总线相连接。CAN通讯接口电路如图3所示。

图3 CAN总线接口的电路图Fig.3 Circuit diagram of can bus interface

3 结论

检验检测行业是促进国家经济和社会发展的重要组成部分，“互联网+”时代的到来检验检测行业发展打开了全新思路。采用“互联网+”技术设计检测检验环境温湿度检测系统，实现对温湿度数据的实时监测和远程传输，为检测检验设备智能化和“互联网+“技术的推广奠定基础。