溫濕度傳感器自動校準技術的研究與探討

楊燕華

【摘? 要】無線溫濕度傳感器自動校準系統的設計建立在無線傳感網絡基礎上，通過通信協議、便攜式現場校準系統，實現了無線網絡下的溫濕度傳感器運行。這種無線溫濕度傳感器能夠進行自動校準，解決了傳統的需要標準檢定箱參與操作中的問題。同時系統中軟件設計實現了校準軟件和數據采集模塊的設計，通過遠程操控將基準溫濕度傳感器數據和現場溫濕度傳感器數據獲取通過下發指令完成，傳感器獲得數據之后進行自身算法進行校準，這種自動化方式操作方便、校準結果穩定精確、操作簡單。本文對一種新型的溫濕度傳感器校準技術和運行方法進行論述，分析無線溫濕度傳感器自動校準技術在環境監測中的運用以及對環境保護發揮的重要作用。

【關鍵詞】傳感器技術;自動校準;溫濕度

無線溫濕度傳感器在現場溫濕度校準中運用先進校準技術，改進傳統的溫濕度測量的方法。傳統模式下部分傳感器需要進行現場拆卸，而新的無線溫濕度傳感器能夠建立在無線網支持下進行自動校準，系統經過改進之后使用服務器參數補償的方案，對設備進行實時校準，現場不需要標準檢定器就可以結合實際情況進行無線運行，溫濕度檢測精確度高。

1、溫濕度無線傳感器功能概述

無線溫濕度傳感器采用無線通信協議、無線網絡，實現溫濕度傳感器的運行，便攜式的現場校準系統是一種可靠高效的手段，這一系統設計方案中，軟件硬件設備包括傳感器、無線網絡構成、校準軟件、校準模塊等[1]。運行步驟：

采用自通信協議進行校準，無線溫濕度傳感器，將數據發送到后臺服務器、傳感器節點、設備和網關構成了周期性運行架構，采集數據以基準標定，形成高精度溫濕度傳感器數據傳送，傳遞數據之后由校準軟件獲取發送到服務器并進行保存。根據通信協議組裝接收到數據之后進行標準算法的校準，從而實現溫濕度傳感器自動校準技術應用。對存儲數據存儲系統組成原理圖如下表：

系統組成原理

2、溫濕度無線傳感器硬件描述

傳感器設計中，硬件包含了無線溫濕度、傳感器網絡、網關服務器，按照通信協議、一致性標準校準軟件，在方案中進行，協議實施符合相關的協議方進入平臺中進行運行，平臺中的溫濕度傳感器ID配有無線模塊、設備ID、溫濕度數據通過模塊和網關，經過UDP協議發送到服務器系統硬件平臺如下圖：

系統硬件平臺

無線溫濕度傳感器參數包括：

精度2%RH;溫度-5～100攝氏度，濕度10%～90%RH，采用基準標定設備參數檢驗的方法要求，傳感器的設備要保證精度，平時檢測一般可采用高精度露點儀作為系統中心。

3、溫濕度無線傳感器軟件運行

系統中無線溫濕度傳感器隨著時間的推移會發生誤差，提供穩定環境的標準檢驗條件。軟件運行要求現場處在相對穩定的環境中，保持適應的溫濕度環境狀態下，可以減少測量誤差，避免對環境的損壞。傳統的檢測方案是對溫濕度傳感器進行校準，但這需要提供能夠測定穩定環境的標準檢定箱，而采用無線溫濕度傳感器進行校準技術的使用，發揮其高精度基準標定的功能，進行相應的數據對比，能夠使用比較法提高傳感器運行準確率，將基準溫濕度傳感器放置在校準溫濕度傳感器相近的地方服務器的校準軟件，獲取網關之后，對兩組設備數據進行采集、存儲，所有傳感器數據采集完成之后，根據差值確定溫濕度傳感器是否需要校準，驗證校準方法采用插值補償算法，根據設計精度對采集的數據進行插值補償。

確定無線溫濕度傳感器運行之后，校準溫度差值在合理范圍內，方能確定數據準確。軟件有數據采集、管理和校準三個模塊，數據采集模塊，采集基準、傳感器與校準傳感器的溫濕度數據，將符合條件的數據保存在文件系統中，根據系統設計使用上位機軟件，實現實時的數據采集，進行傳感器設備的數據使用，TCP/IP網絡編程，通過網關與服務器之間的數據傳輸，高精度露點儀，采集精準數據，使用串口通信編程，進行初始化窗口與網口的建立，通過內鏡消息傳遞機制，實現數據的顯示，數據存儲模塊、創建文件管理系統，選擇設備進行數據采集、采集、存儲和維護，以同一時間讀取的帶教準溫濕度傳感器設備和基準溫濕度傳感器數據進行組合，保存在文件系統中，并提供API接口，進行數據的圖讀取數據，校準模塊，實現校準溫濕度，在實際情況下對單個設備和多組設備進行校準，運用比較的方法驗證通信一致性，對帶教準溫濕度、傳感器設備數據以及基準數據進行校準要求，處理完畢后將結果發送回接受通信報文的設備[2]。

4、實驗驗證

在實驗室內模擬環境下進行無線溫濕度傳感器的驗證，將露點儀通過串口與電腦連接，實現無線路由器的運行，在電腦上打開校準軟件之后，服務器端口和配置窗口點擊連接狀態，查看整個網絡是否連通，將設備ID添加到系統中，點擊添加按鈕，彈出數據采集界面，系統主界面顯示數據。為保證數據有件有效性，應進行相關的數據對比，點擊設備標準按鈕，重新采集傳感器數據，保證溫濕度傳感器的數據精度沒有明顯差異[3]。

結語

要實現快速有效的溫濕度傳感器校準技術的應用，要不斷將傳感器設備通過校準技術的提高，擴大設備的通用性，改善傳統的校準必須要使用檢定箱的問題，實現高精度的無線溫濕度傳感器的運行，應用推廣后能夠顯著降低人力物力資源的使用率。

參考文獻：

[1]韓丹濤，閆曉風，趙艷領.無線溫濕度傳感器自動校準系統的設計[J].電子測量技術，2017，40（2）：171-174.

[2]中國計量大學.一種傳感器水平分層布點裝置及無線溫濕度標準箱自動校準系統和方法：CN201611220176.3[P].2017-07-25.

[3]中國計量大學.一種傳感器水平分層布點裝置及無線溫濕度標準箱自動校準系統：CN201621438561.0[P].2017-08-15.

（作者單位：廣州廣電計量檢測股份有限公司）