[发明专利]一种环境数据多点实时采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及环境感知技术领域，具体地说，本发明涉及一种环境数据多点实时采集系统。

背景技术

环境数据多点采集系统能够采集分布于多个不同位置的传感数据，并将其汇总到中心节点，从而对一定区域内的一类或多类环境数据(例如温度数据、湿度数据等)进行长时间监控。由于系统需要长期运行，受成本等因素的限制，目前的环境数据多点采集系统通常难以实现实时地数据采集和汇总。以温度采集为例，典型的基于DS18B20芯片的温度采集系统包括上位机和多个下位机，下位机与上位机无线连接，各个下位机分布到不同的测温区域。每个下位机中包括MCU和通过总线挂接到MCU的多个DS18B20芯片，各个DS18B20芯片分布到所属测温区域的不同测温点。MCU通过DS18B20的地址序列码识别所挂接的各个DS18B20芯片并轮询各个DS18B20芯片的温度数据。这种基于DS18B20芯片的温度采集系统中，通常在每个总线上挂接8个DS18B20芯片，对于12位(12bit)精度的温度数据，轮询采样时间间隔在在6秒左右。而当前各种应用对环境数据采集的实时性要求越来越高。例如，为保证服务器在高负载条件下能工作在警戒温度以下，数据中心存在过度制冷的问题。实时监控数据中心大量服务器或机房中若干关键部位的温度，有助于解决这类过度制冷问题，进而降低数据中心总能耗。然而，如前所述，目前的基于DS18B20芯片的温度采集系统的温度采集速率不足，难以达到实时采集汇总的要求，难以支持服务器机房温度的精确监控。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够克服上述技术问题的环境数据多点实时采集解决方案。

本发明提供了一种环境数据多点实时采集系统，包括：上位机和分布在不同区域并与所述上位机互联的一个或多个下位机，每个下位机包括微控制单元和与所述微控制单元连接的部署在相应区域内不同监测点的多个传感器；

所述传感器用于采集其被部署至的监测点的环境数据；

所述微控制单元用于实时获取各个监测点的环境数据；将实时获取的每个监测点当前的环境数据与前一时刻的缓存值进行比较，确定是否将当前的环境数据上传给所述上位机；

所述上位机用于实时接收各个下位机发送的环境数据和相应监测点的身份信息。

其中，所述微控制单元还用于判断实时获取的每个监测点当前的环境数据的变化是否超过预设的阈值，如果是，则将当前的环境数据和相应监测点的身份信息传输给所述上位机，如果否，则不将当前的环境数据传输给所述上位机。所述上位机中，对于任一监测点，如果上位机未接收到该监测点的新数据，则默认该监测点当前的环境数据与上一次所接收的数据一致。

其中，所述下位机的微控制单元具有多个I/O端口，每个传感器与其中一个I/O端口连接，所述监测点的身份信息用下位机编号和I/O端口号的组合唯一地表征。

其中，所述环境数据为温度数据。

其中，所述传感器采用Dallas半导体公司的DS18B20芯片。

其中，所述下位机和所述上位机通过无线通信模块实现多对一无线互联。

本发明还提供了一种基于上述的环境数据多点实时采集系统的环境数据多点实时采集方法，包括下列步骤：

1)每个下位机的微控制单元轮询其所连接的每个传感器并实时获取各个监测点的环境数据；

2)每个所述下位机的微控制单元在接收到任一个传感器的温度数据时，计算当前接收到的环境数据与上一时隙所缓存的同一监测点的环境数据的差值，如果该差值小于预定的阈值，则进入步骤3)，否则进入步骤4)

3)所述下位机的微控制单元丢弃当前接收到的环境数据，且所缓存的相应传感器的环境数据不变；

4)所述下位机的微控制单元用当前接收到的环境数据替换所缓存的上一时隙的相应监测点的环境数据，并将变化后的环境数据和相应监测点身份信息传输给所述上位机。

其中，所述传感器采用Dallas半导体公司的DS18B20芯片，所述步骤1)中，所述下位机的微控制单元进行轮询DS18B20芯片时，在DS18B20芯片的ROM操作阶段直接向其发送跳过指令。

其中，所述步骤1)包括下列子步骤：

11)下位机的微控制单元连续地依次通过各I/O端口对所连接的各DS18B20芯片进行初始化操作，然后延迟一个初始化周期；

12)延迟结束后，下位机的微控制单元立即连续地依次向各I/O端口依次发跳过ROM命令；