[发明专利]一种结合绝压传感模块的新型无线风压监测设备

权利要求书

1.一种结合绝压传感模块的新型无线风压监测设备，其特征在于，包括传感器采集模块、中央控制模块、无线通讯模块以及电源模块，电源模块包括内部电源模块和太阳能板，太阳能板设置在防水透气机械装置顶部；传感器采集模块、中央控制模块、无线通讯模块以及内部电源模块分别安装在防水透气机械装置的内部，防水透气机械装置被安放在屋面风压测点处；各个模块的具体构成是：

所述传感器采集模块包括绝压传感器和A/D转换器，绝压传感器设置在所述防水透气机械装置上的挡水透气入风口，绝压传感器经过A/D转换器与中央控制模块连接；绝压传感器接收来自中央控制模块传输的数据采集命令，采集经过防水透气机械装置过滤的高频风压数据；所述A/D转换器将绝压传感器采集的高频风压数据转换模拟量为数字量，并通过SPI协议将数据存于中央控制模块的闪存中；与直接测量室内外相对压力的差压传感器不同，绝压传感器避免了在屋面上安装管路，因此需要在屋面内部受风影响较小的部位安装绝压传感器作为参考压力，两者的差值可以被认为是空气运动引起的风压；建筑物表面上的风致压力被定义为屋面上的风压传感器记录的总动态压力减去室内传感器测量的环境动态压力，表示为：

p_i(t)＝Δp_out,i(t)-Δp_ref,j(t) (1-1)

其中p_i(t)为t时刻第i测点的瞬时风压，Δp_out,i(t)是屋面处第i测点的风压传感器在大风来临前后的压差，Δp_ref,j(t)是室内参考点处第j测点的风压传感器在大风来临前后的压差；同一测点的压差，由无风状态时的大气压与大风测量时的大气压前后两次测量值确定，即：

其中Δp_i(t)为t时刻屋面处第i测点的风压传感器在大风来临前后的压差，p_i,abs(t)为大风时测量的t时刻第i测点的绝对大气压力，是无风状态时该传感器测量的一段初始大气压力值的平均值，作为该测点本次测量的初始大气压值；当强风来临时，室内外气压均会变化，而室内外测点两者的差压变化值就可认为是风场引起的屋面风压；将式(1-2)代入到式(1-1)中，可以得到由绝压传感器获得的测点风压：

所述中央控制模块负责管理各个模块并向各个模块下达任务执行命令；中央控制模块根据上级或者终端Base的指令驱动传感器采集模块进行数据采集，并采用智能存储算法临时存储采集的数据，同时控制无线通讯模块回传数据和指令；

所述无线通讯模块，负责与上下级设备通信，接收由中央控制模块生成的测点风压数据包并向中央控制模块传递上级指令以及将测点风压数据包上传至上级，由后台系统分析数据并下达进一步指令；

所述电源模块，向各个模块提供实时供电，以实现风压数据的实时采集；内部电源模块包括锂电池和充放电保护子模块，所述太阳能板通过导线与内部的充放电保护子模块连接，所述太阳能板通过充放电保护子模块判断电源剩余容量并调节供电，实现无线风压监测设备多模块可持续供电；所述充放电保护子模块用于判断电源剩余容量，以防止过度充电造成电源损伤；所述锂电池对中央控制模块、无线通讯模块以及传感器采集模块供电。

2.如权利要求1所述的一种结合绝压传感模块的新型无线风压监测设备，其特征在于，所述中央控制模块根据能耗的高低分为三种运行模式：工作模式、待机模式和休眠模式。