本发明涉及一种环境数据采集装置及方法，特别是涉及一种集成化环境数据智能采集装置及方法。
背景技术：
环境数据采集装置需要利用传感器，尽管传感器技术已经得到长足的发展，但就传感器本身而言，还达不到许多测量的要求。计算机技术、信息技术和外围相关技术的发展，把传感器的发展推到了一个更高的层次，以期获得具有自学习、自诊断、自校准、数字双向通信等功能的智能传感器。从使用的角度，传感器的准确性、稳定性和可靠性是至关重要的。长期以来研究工作大都集中在硬件方面，虽然不断利用新材料研制敏感器件，改进传感器芯片的制造工艺，提高芯片的质量，以及通过外电路补偿改善传感器的线性度、稳定性和输出漂移，但传感器都没有根本性的突破。20世纪70年代，微处理器举世瞩目的成就带来了数字化的革命，对仪器仪表的发展起到了巨大的推动作用。随着系统自动化程度的提高和复杂性的增加，对传感器的综合精度、稳定性、可靠性和响应要求越来越高，由于传统传感器的功能单一、不能满足多种测试要求，所以将微处理器智能技术用于传感器。20世纪80年代末期，人们又将微机械加工技术应用到传感器，从而产生出新概念的智能传感器。
现有的智能采集装置虽然利用微处理器实现了智能化，但是其各功能模块的集成程度低，需外界电源，且需要使用有线线路来实现与网关通讯方式，紧急情况下，有线线路容易出现故障，这对于应急情况下地下管廊空间的环境数据采集传输极为不便。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种集成化环境数据智能采集装置及方法，所述智能采集装置高度集成化，能够智能采集处理储存环境数据，并与网关无线通讯，便于应急情况下地下空间环境数据采集。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种集成化环境数据智能采集装置，所述集成化环境数据智能采集装置包括电源模块、传感器模块、微处理器模块、无线通讯模块，所述电源模块为智能采集装置提供电源，所述传感器模块用于获取环境参数并将其放大转化为数字电信号，所述电源模块、传感器模块、无线通讯模块、微处理器模块集成在单块芯片上，该微处理器模块接收、处理及储存该传感器模块采集的信息，通过无线通讯方式与网关通讯。
进一步的，所述集成化环境数据智能采集装置采用微机电系统。
进一步的，所述传感器模块包括光传感器、声传感器、力传感器、温度传感器中至少二种。
进一步的，所述微处理器控制多路开关实现各传感器的环境数据采集。
进一步的，微处理器与传感器模块之间双向通讯，微处理器能够控制传感器模块，传感器模块能够将采集数据反馈给微处理器。
进一步的，所述微处理器模块用于采集的数据处理的软件程序包括标度换算程序模块、数字调零程序模块、非线性补偿程序模块、温度补偿程序模块、数字滤波程序模块。
进一步的，所述无线通讯为ZigBee、Z-wave、蓝牙、Wifi以及RF射频中的至少一种
本发明还提供一种集成化环境数据智能采集方法，所述方法基于上述的集成化环境数据智能采集装置，所述方法包括下列步骤：
1)所述传感器模块采集环境数据，并将其放大转化为数字电信号数据；
2)所述微处理器模块对所述数字电信号数据智能计算补偿并储存数据；
3)所述采集装置将采集储存的数据通过无线通讯模块与网关连接。
进一步的，在步骤1)之前，微处理器模块利用存储在PROM内的计量特性数据进行自我校正。
进一步的，在步骤2)中，所述微处理器模块通过软件补偿方式对所述传感器模块采集的信号数据进行处理。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明的集成化环境数据智能采集装置高度集成化，能够智能采集处理储存环境数据，并与网关无线通讯，便于应急情况下地下空间环境数据采集。
附图说明
图1为本发明集成化环境数据智能采集装置的示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图1，本发明的集成化环境数据智能采集装置100包括传感器模块10、微处理器模块30、无线通讯模块40、电源模块20，所述传感器模块10至少包括光传感器、力传感器、温度传感器、声传感器中任意两种，传感器对声、光、电、热、力等周围自然现象的测量一般通过直接和间接测量两种方式，多种传感器配合使用，同时测量周围多种物理量和化学量，给出较全面反映物质运动规律的信息。所述传感器模块10还包括接于传感器后的多路开关电路，放大电路以及A/D转换电路。通过多路开关电路选择某个传感器工作，从而采集环境数据，放大电路对传感器采集的微弱模拟信号放大，A/D转换电路将放大后的模拟信号转换为数字信号。所述电源模块20为整个智能采集装置100提供电源，所述智能采集装置100通过无线通讯模块40与网关连接，在紧急情况下，亦能保证采集数据的传输。所述集成化环境数据智能采集装置100采用微机电系统(MEMS)，所述传感器模块10、电源模块20、微处理器模块30、无线通讯模40块集成在单个芯片上。将环境数据智能采集装置100的各个模块集成在单个芯片上，传感器的弱信号先经集成电路信号放大再远距离传送，可大大改进信噪比；传感器的零漂、温漂和零位可以定期自动校准，还可以采用适当的反馈方式改善传感器的频响，从而改善环境数据智能采集装置100的性能。
所述微处理器模块30内置软件程序，软件给微处理器模块30提供必要的软件支持，如嵌入式操作系统、嵌入式数据库系统等，通过编程实现各种不同的功能。所述软件程序包括标度换算程序模块、数字调零程序模块、非线性补偿程序模块、温度补偿程序模块、数字滤波程序模块，所述软件程序通过该些程序模块对传感器模块10采集的环境信号计算处理，并补偿温度漂移，去除噪声。
所述微处理模块30与传感器模块10之间双向通讯，微处理器模块30能够控制传感器模块10的工作模式，传感器模块10能够将采集数据反馈给微处理器模块30加工处理并保存。微处理器模块30具有信息存储和记忆功能，可以存储工作日期、采集的数据、校正数据等各种信息。环境数据智能采集装置100在电源开启时会进行自检，诊断设备有无故障，微处理器模块30利用存储在PROM内的计量特性数据进行对比校对。
所述无线通讯模块40的通讯方式为ZigBee、Z-wave、蓝牙、Wifi以及RF射频中的至少一种，无线通讯模块将40采集处理后的数据通过无线模式发送给网关，终端设备与该智能采集装置100通过该网关智能连接，从而实现该终端设备对该智能采集装置100监控。该终端设备是用户便于操作控制的手持或者便携装置，如：手机、平板、电脑、智能手表、以及其它能够发送与接收信息的可穿戴的设备，该终端设备通过App应用程序与该网关无线连接，实时监控该智能采集装置100周边环境情况。当然，该终端也可以是常规带有无线通讯模块40的笔记本电脑。当然，本发明的智能采集装置100亦可设有线通讯模块，双重通讯方式能够为应急情况下地下空间的环境数据采集提供更多选择。
所述集成化环境数据智能采集装置100采集地下空间环境数据的方法如下：所述传感器模块10采集地下空间环境的多种数据，并通过放大电路将微弱的模拟信号放大，再通过A/D转换电路将模拟信号数据转换为数字信号数据，并传输给微处理器模块30，微处理器模块30通过软件对所述数字信号数据计算补偿并储存补偿后的数据，在通过无线通讯模块40与网关连接，终端设备与网关通讯获取智能采集装置100的地下空间环境数据采集结果，以根据采集到的地下空间环境的多种数据做出合理的决策。
所述集成化环境数据采集装置100通电后，会先进行自检，微处理器模块30利用存储在PROM内的计量特性数据进行对比校对。