專利名稱：一種家庭溫度遠程采集與自動預警系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于智能測控領域，尤其涉及一種家庭溫度遠程采集與自動預警系 統。
背景技術：
我國規定集中供暖溫度標準為18士2攝氏度。由于供熱系統影響因素較多，用戶 溫度不達標，熱電公司又未能實時監控到相關數據，不能及時對供熱網絡進行調整，從而造 成供暖糾紛。以北京市的供暖糾紛案件為例。集中供熱目前正受到其他采暖(制冷)能 源和供應方式的有力競爭，以煤炭為燃料的熱電聯產和集中鍋爐房供熱受到嚴峻挑戰一 是如何降低初投資(包括熱源、熱網、熱力站的投資)；二是如何完善供熱系統，加強企業管 理，降低供熱成本。其中問題二關系到企業的生產成本和環境保護問題。目前存在的家庭溫度遠程采集設備有以下幾種與電話機整體設計。這種方案要 求用戶購買設備的同時，也一并購買電話機。一方面造成設備的浪費，一方面提高了用戶的 使用成本。獨立設備，與用戶電話并聯。但是設備功耗較大，另外需要獨立電源供電。另外， 設備不具備檢測溫度異常，主動呼叫檢測中心并發送數據的功能。但它們都沒有實現供熱系統參數的實時采集和調整，造成了資源浪費、環境污染 和供熱成本的提高。
實用新型內容本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種家庭溫度遠程采集與自動預 警系統，它安裝方便，檢測中心采用查詢的方式通過有線電話網絡，獲得用戶供熱溫度數 據，可以根據用戶家庭供暖溫度分布，實時調整供熱系統參數。從而達到滿足用戶供熱要 求，提高供熱效率和節約熱電公司生產成本的目的。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案—種家庭溫度遠程采集與自動預警系統，它包括若干個家庭溫度遠程采集與自動 預警裝置，每個家庭溫度遠程采集與自動預警裝置與至少一個用戶電話連接，家庭溫度遠 程采集與自動預警裝置則與程控有線電話網絡連接，監控中心服務器通過程控有線電話網 絡與各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置通信。所述家庭溫度遠程采集與自動預警裝置包括低功耗嵌入式微處理器，實現控度采集電路完成溫度信號的采集、分析和處理，振 鈴檢測，控制DTMF解譯碼電路發送和接收信息，響應用戶鍵盤操作，實時顯示工作狀態信 息、主動呼叫監控中心服務器；振鈴檢測電路，它輸出振鈴信號到低功耗嵌入式微處理器，并由電話線取電電路 供電；模擬摘掛機電路，由電話線取電電路供電，它接收來自低功耗嵌入式微處理器的 信號，并產生一個遠程交換機識別用摘機回路電流信號，使家庭溫度數據在電話接通的狀態下回傳到監控中心服務器，掛機時直接將裝置從電路中斷開；低功耗數字化溫度采集電路，它采集被測溫度，并與低功耗嵌入式微處理器雙向 通信，電話線取電電路為其供電；鍵盤控制與顯示電路與低功耗嵌入式微處理器雙向通信，由電話線取電電路供 電；DTMF解碼譯碼收發電路，進行雙音多頻信號的發送、接收和識別，它與低功耗嵌入 式微處理器雙向通信，并由電話線取電電路供電；存儲器單元電路與低功耗嵌入式微處理器雙向通信，并由電話線取電電路供電。所述低功耗數字化溫度采集電路主要由若干個智能溫度傳感器組成，它們通過同 一總線與低功耗嵌入式微處理器雙向通信。所述電話線取電電路包括掛機電源電路和摘機電源電路，其中，掛機電源電路包 括橋式整流電路，它輸入端與電話線連接獲電，輸出端分別與用戶電話機和恒流源保護電 路連接，恒流源保護電路則與微功率DC/DC轉換電路連接，微功率DC/DC轉換電路輸出端與 電壓控制與保護電路輸入端連接，電壓控制與保護電路輸出端與微功率DC/DC轉換電路輸 入端連接，構成閉環結構；同時微功率DC/DC轉換電路為各裝置供電；所述摘機電源電路包括橋式整流電路，它與電話線連接獲電；輸出端分別與用戶 電話機和直流饋電保護電路連接，直流饋電保護電路與高效DC/DC轉換器連接，高效DC/DC 轉換器輸出端與電壓控制與保護電路輸入端連接，電壓控制與保護電路輸出端與高效DC/ DC轉換器輸入端連接，同時高效DC/DC轉換器為其余各裝置供電。一種采用家庭溫度遠程采集與自動預警系統的監控方法，它的步驟為1)各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置以串聯方式串入用戶有線電話，確保用戶 電話機的正常使用；2)各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置加電后進入休眠狀態，完成系統的初始 化，此時系統處于微功耗、節電狀態；3)判斷電話線上是否有振鈴信號輸入，如果沒有，繼續休眠；如果收到振鈴信號， 各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置通過外部中斷被激活，進入工作狀態；4)設備激活后，進行以下操作(1)首先切斷用戶電話線，避免用戶電話機振鈴，影響用戶休息；(2)檢測電話號碼，判斷是否是監控中心電話號碼如果是，則不振鈴不對用戶產生干擾，直接自動摘機、采集溫度、發送數據、掛機， 然后轉入休眠；如果否，自動切換到電話用戶，用戶電話正常振鈴，通話結束后轉入休眠。家庭溫度遠程采集與自動預警裝置工作時采用電話線供電，如30秒內無呼叫、無 用戶操作，裝置自動進入休眠狀態。所述在待機采集溫度時，每隔固定時間間隔進行一次溫度檢測并保存，如果連續N 次發生溫度異常(此處，時間間隔及N值可通過呼叫中心進行設定)，則主動將數據發送到 檢測中心服務器；自動主動呼叫功能用戶通過家庭溫度遠程采集與自動預警裝置設定。裝 置程序工作流程如附圖2所示。本實用新型它能夠實現熱電公司在冬季采暖季節對用戶家庭暖氣溫度的遠程監
4測和預警，根據用戶家庭供暖溫度分布，實時調整供熱系統參數。從而達到滿足用戶供熱要 求，提高供熱效率和節約熱電公司生產成本的目的。該裝置可通過程控有線電話網絡實現 家庭溫度采集；超低功耗硬件電路設計，使用電話線供電，無須外加供電電源；可自動預警 和有條件主動呼叫監控中心報警；具有實時時鐘和日期功能；溫度持續超限，數據自動存 儲；裝置自動識別監控中心呼叫，自動切換，不影響用戶正常使用；可預設監控中心電話、 溫度預警值；家庭溫度及預警值本地顯示。低功耗嵌入式處理器要求靜態功耗電流小于luA，工作功耗電流小于lOOuA，作為 裝置的控制核心主要實現控度采集電路完成溫度信號的采集、分析和處理，振鈴檢測，控制 DTMF解譯碼電路發送和接收信息，響應用戶鍵盤操作，實時顯示工作狀態信息、主動呼叫監 控中心服務器等功能。振鈴檢測電路完成檢測電話來電振鈴是否有效使能，當有振鈴信號到來時，電話 交換機發來鈴流信號，該信號為25士3Hz的正弦波，電壓有效值90士 15V。振鈴以5秒為周 期，即1秒通，4秒斷。電路可在交流信號的正半周光耦合導通，輸出脈沖信號，低功耗嵌入 式處理器檢測到這個脈沖信號就認為有振鈴信號到來。模擬摘掛機電路是為了實現裝置像普通電話一樣，當摘機時產生一個遠程交換機 能識別的摘機回路電流信號(20-30mA)，此時家庭溫度數據可在電話接通的狀態下回傳到 監控中心服務器。掛機時直接將裝置從電路中斷開，不影響用戶的正常電話使用。低功耗數字化溫度采集電路采用智能溫度傳感器，可直接讀出被測溫度并且根據 實際要求通過簡單的編程實現9 12位的數字值讀數方式，能在93. 75ms和750ms內完成 9位和12位的數字量，并且同微處理器的接口方式為“一線總線”式，即從溫度傳感器讀出 或寫入信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數據總線，總線本身也 可以向所掛接的傳感器供電，而無需額外電源，測溫范圍為-55 +125°C。固有測溫分辨率 為0.5°C，支持多點組網功能，，實現多點測溫，傳感器工作電流小于1mA。鍵盤控制與顯示電路具有四個按鍵控制輸入，分別是功能鍵，確定鍵、數字增加 鍵、數字較少鍵，四鍵配合實現裝置的預警設置、溫度查詢、監控中心電話查詢、溫度采集時 間間隔設置等功能。采用低功耗單色液晶顯示屏作為顯示終端，工作電流小于200uA。鍵盤 控制與顯示功能要在電話機摘機情況下進行，以保證有足夠的饋電電流。雙音多頻(DTMF)解碼、譯碼收發電路完成雙音多頻信號的發送、接收和識別。 DTMF雙音多頻系統是有線電話通信中的撥號方式。它具有多功能、誤碼低、高可靠、速度快 等優點。雙音多頻信號(DTMF)是由一組低音頻信號和一組高音頻信號以一定方式的組合 構成，每組音頻信號各有4個音頻信號，而每種組合有一個高音頻信號和一個低音頻信號， 共16種組合。低音頻信號的標準值分別為697Hz、770Hz、852Hz、941Hz ；高音頻信號的標準值分別為1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz。上述標準頻率的選定不是任選的，而是設計時考慮了撥號音、忙音及交流電源的 雜音，這些雜音均不在上述DTMF信號的范圍內。雙音多頻(DTMF)解碼、譯碼收發電路采用專用DTMF信號收發器(如MITEL公司 的MT8880)，通過微處理控制收發器的內部寄存器實現DTMF信號的發送和接收。發送通路 是信號由收發器的輸出端輸出，經放大器放大后(放大器的輸出端要求輸出峰值為IV左右的雙音頻信號)，并利用耦合線圈送到電話線上。收發器的接收可以是電話呼叫過程中的各 種信號音，以及16種雙音頻信號。接收信號音和DTMF信號共用同一通道，收發器不能同時 接收DTMF信號和信號音，要分時復用。信號音與DTMF信號經耦合線圈，再經阻容網絡，將 電話線上的信號輸入到收發器的輸入端。當作為DTMF接收器時，將電話線傳送來的信號經 收發器轉換成數字信號，由微處理器讀入。DTMF信號收發器工作電流小于12mA。電話線取電電路是利用交換機線路饋電原理從電話線上獲取裝置的供電電源。根 據GB/T15297-2002標準，交換機采用電壓或電流饋電方式向用戶電路提供的電壓一般為 48V，話機設備在掛機狀態下能獲取的電流只有500uA左右，在摘機狀態下能獲取的電流一 般在18mA至80mA之間，裝置利用低功耗微處理器可在幾十微安電流下正常工作，全負荷運 行也不會超過100微安。如圖4和圖5所示，本裝置可通過高效率的開關型DC/DC轉換器 進行功率轉換，在摘機和掛機不同情況下分別得到一個低電壓、大電流的輸出功率，以滿足 裝置正常工作需要(在掛機狀態下采用恒流源配合線性穩壓電路的饋電方式；在摘機狀態 下將饋電電路與通訊電路并聯，構成并聯饋電方式)。本實用新型的有益效果是安裝方便，檢測中心采用查詢的方式通過有線電話網 絡，獲得用戶供熱溫度數據，可以根據用戶家庭供暖溫度分布，實時調整供熱系統參數。從 而達到滿足用戶供熱要求，提高供熱效率和節約熱電公司生產成本的目的。
圖1為本實用新型的系統結構圖；圖2為本實用新型的工作流程圖；圖3為家庭溫度遠程采集與自動預警裝置系統框圖；圖4為掛機電源電路原理圖；圖5為摘機電源電路原理圖。其中，1.家庭溫度遠程采集與自動預警裝置，2.用戶電話，3.程控有線電話網絡， 4.監控中心服務器，5.低功耗嵌入式微處理器，6.振鈴檢測電路，7.模擬摘掛機電路，8.電 話線取電電路，9.低功耗數字化溫度采集電路，10.鍵盤控制與顯示電路，11. DTMF解碼譯 碼收發電路，12.存儲器單元電路，13.橋式整流電路，14.恒流源保護電路，15.微功率DC/ DC轉換電路，16.電壓控制與保護電路，17.直流饋電保護電路，18.高效DC/DC轉換器
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。圖1、圖2、圖3、圖4、圖5中，家庭溫度遠程采集與自動預警系統，它包括若干個家 庭溫度遠程采集與自動預警裝置1，每個家庭溫度遠程采集與自動預警裝置1與至少一個 用戶電話2連接，家庭溫度遠程采集與自動預警裝置1則與程控有線電話網絡3連接，監控 中心服務器4通過程控有線電話網絡3與各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置1通信。 所述家庭溫度遠程采集與自動預警裝置1包括 低功耗嵌入式微處理器5，實現控度采集電路完成溫度信號的采集、分析和處理， 振鈴檢測，控制DTMF解譯碼電路發送和接收信息，響應用戶鍵盤操作，實時顯示工作狀態 信息、主動呼叫監控中心服務器4 ；[0053]振鈴檢測電路6，它輸出振鈴信號到低功耗嵌入式微處理器5，并由電話線取電電 路8供電；模擬摘掛機電路7，由電話線取電電路8供電，它接收來自低功耗嵌入式微處理器 5的信號，并產生一個遠程交換機識別用摘機回路電流信號，使家庭溫度數據在電話接通的 狀態下回傳到監控中心服務器4，掛機時直接將裝置從電路中斷開；低功耗數字化溫度采集電路9，它采集被測溫度，并與低功耗嵌入式微處理器5雙 向通信，電話線取電電路8為其供電；鍵盤控制與顯示電路10與低功耗嵌入式微處理器5雙向通信，由電話線取電電路 8供電；DTMF解碼譯碼收發電路11，進行雙音多頻信號的發送、接收和識別，它與低功耗 嵌入式微處理器5雙向通信，并由電話線取電電路8供電；存儲器單元電路12與低功耗嵌入式微處理器5雙向通信，并由電話線取電電路8
{共 ο所述低功耗數字化溫度采集電路9主要由若干個智能溫度傳感器組成，它們通過 同一總線與低功耗嵌入式微處理器5雙向通信。所述電話線取電電路8包括掛機電源電路和摘機電源電路，其中，掛機電源電路 包括橋式整流電路13，它輸入端與電話線連接獲電，輸出端分別與用戶電話機2和恒流源 保護電路14連接，恒流源保護電路14則與微功率DC/DC轉換電路15連接，微功率DC/DC 轉換電路15輸出端與電壓控制與保護電路16輸入端連接，電壓控制與保護電路16輸出端 與微功率DC/DC轉換電路15輸入端連接，構成閉環結構；同時微功率DC/DC轉換電路15為 各裝置供電；所述摘機電源電路包括橋式整流電路13，它與電話線連接獲電；輸出端分別與用 戶電話機2和直流饋電保護電路17連接，直流饋電保護電路17與高效DC/DC轉換器18連 接，高效DC/DC轉換器18輸出端與電壓控制與保護電路16輸入端連接，電壓控制與保護電 路16輸出端與高效DC/DC轉換器18輸入端連接，同時高效DC/DC轉換器18為其余各裝置
{共 ο采用的家庭溫度遠程采集與自動預警系統的監控方法，它的步驟為1)各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置以串聯方式串入用戶有線電話，確保用戶 電話機的正常使用；2)各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置加電后進入休眠狀態，完成系統的初始 化，此時系統處于微功耗、節電狀態；3)判斷電話線上是否有振鈴信號輸入，如果沒有，繼續休眠；如果收到振鈴信號， 各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置通過外部中斷被激活，進入工作狀態；4)設備激活后，進行以下操作(1)首先切斷用戶電話線，避免用戶電話機振鈴，影響用戶休息；(2)檢測電話號碼，判斷是否是監控中心電話號碼如果是，則不振鈴不對用戶產生干擾，直接自動摘機、采集溫度、發送數據、掛機， 然后轉入休眠；如果否，自動切換到電話用戶，用戶電話正常振鈴，通話結束后轉入休眠。[0071]所述家庭溫度遠程采集與自動預警裝置工作時采用電話線供電，如30秒內無呼 叫、無用戶操作，裝置自動進入休眠狀態。所述在待機采集溫度時，每隔固定時間間隔進行一次溫度檢測并保存，如果連續N 次發生溫度異常(此處，時間間隔及N值可通過呼叫中心進行設定)，則主動將數據發送到 檢測中心服務器；自動主動呼叫功能用戶通過家庭溫度遠程采集與自動預警裝置設定。裝 置程序工作流程如附圖2所示。
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權利要求一種家庭溫度遠程采集與自動預警系統，其特征是，它包括若干個家庭溫度遠程采集與自動預警裝置，每個家庭溫度遠程采集與自動預警裝置與至少一個用戶電話連接，家庭溫度遠程采集與自動預警裝置則與程控有線電話網絡連接，監控中心服務器通過程控有線電話網絡與各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置通信。
2.如權利要求1所述的家庭溫度遠程采集與自動預警系統，其特征是，所述家庭溫度 遠程采集與自動預警裝置包括低功耗嵌入式微處理器，實現控度采集電路完成溫度信號的采集、分析和處理，振鈴檢 測，控制DTMF解譯碼電路發送和接收信息，響應用戶鍵盤操作，實時顯示工作狀態信息、主 動呼叫監控中心服務器；振鈴檢測電路，它輸出振鈴信號到低功耗嵌入式微處理器，并由電話線取電電路供電；模擬摘掛機電路，由電話線取電電路供電，它接收來自低功耗嵌入式微處理器的信號， 并產生一個遠程交換機識別用摘機回路電流信號，使家庭溫度數據在電話接通的狀態下回 傳到監控中心服務器，掛機時直接將裝置從電路中斷開；低功耗數字化溫度采集電路，它采集被測溫度，并與低功耗嵌入式微處理器雙向通信， 電話線取電電路為其供電；鍵盤控制與顯示電路與低功耗嵌入式微處理器雙向通信，由電話線取電電路供電；DTMF解碼譯碼收發電路，進行雙音多頻信號的發送、接收和識別，它與低功耗嵌入式微 處理器雙向通信，并由電話線取電電路供電；存儲器單元電路與低功耗嵌入式微處理器雙向通信，并由電話線取電電路供電。
3.如權利要求2所述的家庭溫度遠程采集與自動預警系統，其特征是，所述低功耗數 字化溫度采集電路主要由若干個智能溫度傳感器組成，它們通過同一總線與 低功耗嵌入式 微處理器雙向通信。
4.如權利要求2所述的家庭溫度遠程采集與自動預警系統，其特征是，所述電話線取 電電路包括掛機電源電路和摘機電源電路，其中，掛機電源電路包括橋式整流電路，它輸入 端與電話線連接獲電，輸出端分別與用戶電話機和恒流源保護電路連接，恒流源保護電路 則與微功率DC/DC轉換電路連接，微功率DC/DC轉換電路輸出端與電壓控制與保護電路輸 入端連接，電壓控制與保護電路輸出端與微功率DC/DC轉換電路輸入端連接，構成閉環結 構；同時微功率DC/DC轉換電路為各裝置供電；所述摘機電源電路包括橋式整流電路，它與電話線連接獲電；輸出端分別與用戶電話 機和直流饋電保護電路連接，直流饋電保護電路與高效DC/DC轉換器連接，高效DC/DC轉換 器輸出端與電壓控制與保護電路輸入端連接，電壓控制與保護電路輸出端與高效DC/DC轉 換器輸入端連接，同時高效DC/DC轉換器為其余各裝置供電。
專利摘要本實用新型涉及一種家庭溫度遠程采集與自動預警系統。它包括若干個家庭溫度遠程采集與自動預警裝置，每個家庭溫度遠程采集與自動預警裝置與至少一個用戶電話連接，家庭溫度遠程采集與自動預警裝置則與程控有線電話網絡連接，監控中心服務器通過程控有線電話網絡與各家庭溫度遠程采集與自動預警裝置通信。它安裝方便，檢測中心采用查詢的方式通過有線電話網絡，獲得用戶供熱溫度數據，可以根據用戶家庭供暖溫度分布，實時調整供熱系統參數。從而達到滿足用戶供熱要求，提高供熱效率和節約熱電公司生產成本的目的。
文檔編號G05B19/418GK201725218SQ20102028233
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月4日 優先權日2010年8月4日
發明者喬英明, 孫婷婷, 孟榮愛, 張光騰, 李軍, 李慶華 申請人:山東協和職業技術學院;山東輕工業學院