温湿度传感器自动校准技术的研究与探讨

杨燕华

【摘  要】无线温湿度传感器自动校准系统的设计建立在无线传感网络基础上，通过通信协议、便携式现场校准系统，实现了无线网络下的温湿度传感器运行。这种无线温湿度传感器能够进行自动校准，解决了传统的需要标准检定箱参与操作中的问题。同时系统中软件设计实现了校准软件和数据采集模块的设计，通过远程操控将基准温湿度传感器数据和现场温湿度传感器数据获取通过下发指令完成，传感器获得数据之后进行自身算法进行校准，这种自动化方式操作方便、校准结果稳定精确、操作简单。本文对一种新型的温湿度传感器校准技术和运行方法进行论述，分析无线温湿度传感器自动校准技术在环境监测中的运用以及对环境保护发挥的重要作用。

【关键词】传感器技术;自动校准;温湿度

无线温湿度传感器在现场温湿度校准中运用先进校准技术，改进传统的温湿度测量的方法。传统模式下部分传感器需要进行现场拆卸，而新的无线温湿度传感器能够建立在无线网支持下进行自动校准，系统经过改进之后使用服务器参数补偿的方案，对设备进行实时校准，现场不需要标准检定器就可以结合实际情况进行无线运行，温湿度检测精确度高。

1、温湿度无线传感器功能概述

无线温湿度传感器采用无线通信协议、无线网络，实现温湿度传感器的运行，便携式的现场校准系统是一种可靠高效的手段，这一系统设计方案中，软件硬件设备包括传感器、无线网络构成、校准软件、校准模块等[1]。运行步骤：

采用自通信协议进行校准，无线温湿度传感器，将数据发送到后台服务器、传感器节点、设备和网关构成了周期性运行架构，采集数据以基准标定，形成高精度温湿度传感器数据传送，传递数据之后由校准软件获取发送到服务器并进行保存。根据通信协议组装接收到数据之后进行标准算法的校准，从而实现温湿度传感器自动校准技术应用。对存储数据存储系统组成原理图如下表：

系统组成原理

2、溫湿度无线传感器硬件描述

传感器设计中，硬件包含了无线温湿度、传感器网络、网关服务器，按照通信协议、一致性标准校准软件，在方案中进行，协议实施符合相关的协议方进入平台中进行运行，平台中的温湿度传感器ID配有无线模块、设备ID、温湿度数据通过模块和网关，经过UDP协议发送到服务器系统硬件平台如下图：

系统硬件平台

无线温湿度传感器参数包括：

精度2%RH;温度-5～100摄氏度，湿度10%～90%RH，采用基准标定设备参数检验的方法要求，传感器的设备要保证精度，平时检测一般可采用高精度露点仪作为系统中心。

3、温湿度无线传感器软件运行

系统中无线温湿度传感器随着时间的推移会发生误差，提供稳定环境的标准检验条件。软件运行要求现场处在相对稳定的环境中，保持适应的温湿度环境状态下，可以减少测量误差，避免对环境的损坏。传统的检测方案是对温湿度传感器进行校准，但这需要提供能够测定稳定环境的标准检定箱，而采用无线温湿度传感器进行校准技术的使用，发挥其高精度基准标定的功能，进行相应的数据对比，能够使用比较法提高传感器运行准确率，将基准温湿度传感器放置在校准温湿度传感器相近的地方服务器的校准软件，获取网关之后，对两组设备数据进行采集、存储，所有传感器数据采集完成之后，根据差值确定温湿度传感器是否需要校准，验证校准方法采用插值补偿算法，根据设计精度对采集的数据进行插值补偿。

确定无线温湿度传感器运行之后，校准温度差值在合理范围内，方能确定数据准确。软件有数据采集、管理和校准三个模块，数据采集模块，采集基准、传感器与校准传感器的温湿度数据，将符合条件的数据保存在文件系统中，根据系统设计使用上位机软件，实现实时的数据采集，进行传感器设备的数据使用，TCP/IP网络编程，通过网关与服务器之间的数据传输，高精度露点仪，采集精准数据，使用串口通信编程，进行初始化窗口与网口的建立，通过内镜消息传递机制，实现数据的显示，数据存储模块、创建文件管理系统，选择设备进行数据采集、采集、存储和维护，以同一时间读取的带教准温湿度传感器设备和基准温湿度传感器数据进行组合，保存在文件系统中，并提供API接口，进行数据的图读取数据，校准模块，实现校准温湿度，在实际情况下对单个设备和多组设备进行校准，运用比较的方法验证通信一致性，对带教准温湿度、传感器设备数据以及基准数据进行校准要求，处理完毕后将结果发送回接受通信报文的设备[2]。

4、实验验证

在实验室内模拟环境下进行无线温湿度传感器的验证，将露点仪通过串口与电脑连接，实现无线路由器的运行，在电脑上打开校准软件之后，服务器端口和配置窗口点击连接状态，查看整个网络是否连通，将设备ID添加到系统中，点击添加按钮，弹出数据采集界面，系统主界面显示数据。为保证数据有件有效性，应进行相关的数据对比，点击设备标准按钮，重新采集传感器数据，保证温湿度传感器的数据精度没有明显差异[3]。

结语

要实现快速有效的温湿度传感器校准技术的应用，要不断将传感器设备通过校准技术的提高，扩大设备的通用性，改善传统的校准必须要使用检定箱的问题，实现高精度的无线温湿度传感器的运行，应用推广后能够显著降低人力物力资源的使用率。

参考文献：

[1]韩丹涛，闫晓风，赵艳领.无线温湿度传感器自动校准系统的设计[J].电子测量技术，2017，40（2）：171-174.

[2]中国计量大学.一种传感器水平分层布点装置及无线温湿度标准箱自动校准系统和方法：CN201611220176.3[P].2017-07-25.

[3]中国计量大学.一种传感器水平分层布点装置及无线温湿度标准箱自动校准系统：CN201621438561.0[P].2017-08-15.

（作者单位：广州广电计量检测股份有限公司）