一种基于传感器网络的洁净车间运行方法及其控制系统与流程

本发明涉及智能车间技术领域，尤其涉及一种基于传感器网络的洁净车间运行方法及其控制系统。

背景技术

近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，目前在电子、制药、食品、生物工程、医疗等领域对洁净车间的要求越来越高，洁净技术也随之发展起来。它综合了工艺、建筑、装饰、给排水、空气净化、暖通空调等各方面的技术。洁净厂房的空调控制，依照《洁净室施工验收规范》，《洁净厂房设计规范应》等国家标准，需要对温湿度、正压、风速等方面进行控制。现有技术中通常是在空调机组中增加部分的传感器，对温湿度以及出风压力及风速控制。但现有同类技术还是存在跟踪监控不及时，工作车技术设计不完善等问题，有待进一步完善和改进。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种基于传感器网络的洁净车间控制系统。

为了实现上述目的，本发明公开了一种基于传感器网络的洁净车间控制系统：

该系统包括控制终端、云服务器、监控模块、调节模块、照明模块、显示模块、通信模块和报警模块；

所述监控模块包括集成传感器、气体传感器和人体红外传感器；

所述调节模块包括除菌装置、温度调节装置、加湿装置和除尘装置；

所述控制终端包括pc以及手机app；

其中所述云服务器用于处理采集信号、实现调节模块的控制功能，所述监控模块通过通信模块与云服务器电性连接，所述控制终端通过通信模块与云服务器电性连接

优选地，所述报警模块包括蜂鸣器，所述显示模块包括可触摸式的液晶显示屏。

优选地，所述通信模块与云服务器的电性连接方式包括grrs、nb-iot、wifi以及以太网通信。

优选地，所述集成传感器用于检测温度和湿度变化，所述集成传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，所述半导体检测单元中设有两个半导体应变片安装在膜片上，所述半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，所述半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，所述二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，所述二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，所述二次转换单元的输出端连接信号处理单元，所述信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，所述信号处理单元微处理器向云服务器发送计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。

优选地，所述集成传感器、气体传感器和人体红外传感器均包括多组监控单元，每个监控单元对应一个固定监测点，每个所述监控单元实时监测对应固定监测点处的温度、湿度、气体成分和人体红外信号，并将所监测的数据发送至所述云服务器。

优选地，所述云服务器每隔一段时间对接收到的数据进行压缩，并将压缩后的数据发送往所述数据存储单元，所述云服务器的压缩间隔为2分钟。

本发明还提供一种基于传感器网络的洁净车间运行方法：

该方法包括以下步骤：

1)所述集成传感器、气体传感器和人体红外传感器通电后即处于工作状态，所述集成传感器检测当前车间的环境湿度及温度，所述气体传感器检测当前车间气体成分，所述人体红外传感器检测当前车间人体温度信号，所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器和人体红外传感器感应的信息均通过云服务器处理并在显示模块上显示，且进一步将数据存储在存储模块内。

2)使用者通过可触摸的液晶显示屏输入密码，云服务器调用按键识别与处理程序，比对使用者输入的密码是否与预置密码一致，若使用者输入的密码与预置密码一致，则开启调节模块管理权限；否则重置密码输入栏，当使用者多次密码输入错误，启动蜂鸣器，并将错误信息生成代码反馈给云服务器；

3)当人体红外传感器检测到人体温度信号后，照明模块随即进入工作状态，云服务器调用监控模块采集的数据并将处理后的数据通过显示模块输出，当前环境温度、当前环境湿度以及当前环境气体成分将在显示模块上实时显示；

4)所述云服务器控制温度调节装置工作，逻辑模块根据集成传感器检测的温度信息判断车间环境是否达到设定温度，并在达到设定温度时控制温度调节装置开始工作，同时根据集成传感器检测的车间湿度数据判定是否需启动加湿装置，并根据气体传感器检测的车间气体成分判定是否需要启动除尘装置及除菌装置。

优选地，所述除菌装置包括紫外线杀菌灯；所述除尘装置包括负离子发生器；所述温度调节装置包括空调系统和通风管道；所述加湿装置包括超声波加湿器。

优选地，所述超声波加湿器包括集成式超音波机芯、水箱、自动进水器、双管路雾气输出通道和缺水保护器。

优选地，所述空调系统括主控制器、多个小功率分制冷压缩机、冷水罐及多个微型水泵，多个小功率分制冷压缩机分别与主控制器及冷水罐相连接，多个微型水泵分别与主控制器、冷水罐相连接。

本发明的有益效果在于：集成温度、湿度、气体及人体红外传感器等采集功能，并通过云服务器统一的控制，使得显示模块可输出当前车间的环境信息，便于车间管理员直观的了解与控制；通过监控模块检测的数据可自动控制调节模块进行作业，从而实现车间环境的除菌、除尘、加湿及温度调节，集中化管理、安全性好。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于传感器网络的洁净车间控制系统框图。

图2为本发明中集成传感器的系统框图；

图3为本发明中云服务器的系统框图；

图4为本发明提出的一种基于传感器网络的洁净车间运行方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至4，该系统包括控制终端、云服务器、监控模块、调节模块、照明模块、显示模块、通信模块和报警模块；

所述监控模块包括集成传感器、气体传感器和人体红外传感器；

所述调节模块包括除菌装置、温度调节装置、加湿装置和除尘装置；

所述控制终端包括pc以及手机app；

其中所述云服务器用于处理采集信号、实现调节模块的控制功能，所述监控模块通过通信模块与云服务器电性连接，所述控制终端通过通信模块与云服务器电性连接。

所述报警模块包括蜂鸣器，所述显示模块包括可触摸式的液晶显示屏。

更优选地，所述通信模块与云服务器的电性连接方式包括grrs、nb-iot、wifi以及以太网通信，以太网通信使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测机制的通信。

参照图2，所述集成传感器用于检测温度和湿度变化，集成传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片安装在膜片上，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，信号处理单元微处理器向云服务器发送计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。

所述集成传感器、气体传感器和人体红外传感器均包括多组监控单元，每个监控单元对应一个固定监测点，每个所述监控单元实时监测对应固定监测点处的温度、湿度、气体成分和人体红外信号，并将所监测的数据发送至所述云服务器。

所述云服务器每隔一段时间对接收到的数据进行压缩，并将压缩后的数据发送往所述数据存储单元，所述云服务器的压缩间隔为2分钟。

每个传感器均通过无线或有线通信与云服务器连接，传感器会检测当前环境的情况并进一步反馈至云服务器处理，具体方法如下：

1)所述集成传感器、气体传感器和人体红外传感器通电后即处于工作状态，所述集成传感器检测当前车间的环境湿度及温度，所述气体传感器检测当前车间气体成分，所述人体红外传感器检测当前车间人体温度信号，所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器和人体红外传感器感应的信息均通过云服务器处理并在显示模块上显示，且进一步将数据存储在存储模块内。

值得一提的是，用于测量的温度传感器具有一定的热惰性，空气温度的波动传入温度传感器后，会发生衰减，因此在设计车间恒温系统时，以恒定环境空气温度为依据，故相应的环境温度精度可比温度传感器允许的温度精度低一些。

2)使用者通过可触摸的液晶显示屏输入密码，云服务器调用按键识别与处理程序，比对使用者输入的密码是否与预置密码一致，若使用者输入的密码与预置密码一致，则开启调节模块管理权限；否则重置密码输入栏，当使用者多次密码输入错误，启动蜂鸣器，并将错误信息生成代码反馈给云服务器；

值得注意的是，蜂鸣器报警发声2分钟为佳，如此时输入的密码正确，则开启调节模块管理权限，并关闭蜂鸣器，防止因无关的工作人员随意触碰显示模块，导致设定参数发生变化，造成车间内设备的运行出现问题。

3)当人体红外传感器检测到人体温度信号后，照明模块随即进入工作状态，云服务器调用监控模块采集的数据并将处理后的数据通过显示模块输出，当前环境温度、当前环境湿度以及当前环境气体成分将在显示模块上实时显示；

4)所述云服务器控制温度调节装置工作，逻辑模块根据集成传感器检测的温度信息判断车间环境是否达到设定温度，并在达到设定温度时控制温度调节装置开始工作，同时根据集成传感器检测的车间湿度数据判定是否需启动加湿装置，并根据气体传感器检测的车间气体成分判定是否需要启动除尘装置及除菌装置。

具体地，本实施例中所述除菌装置包括紫外线杀菌灯；所述除尘装置包括负离子发生器；所述温度调节装置包括空调系统和通风管道；所述加湿装置包括超声波加湿器。

所述超声波加湿器包括集成式超音波机芯、水箱、自动进水器、双管路雾气输出通道和缺水保护器，用于对车间进行加湿处理。

所述空调系统括主控制器、多个小功率分制冷压缩机、冷水罐及多个微型水泵，多个小功率分制冷压缩机分别与主控制器及冷水罐相连接，多个微型水泵分别与主控制器、冷水罐相连接，冷水罐用于存放制冷后的冷水。现有的普通厂房的中央空调用压缩机在开启后一直在运转，且为车间内的多余的空间制冷，电能浪费严重，因此主控制器可根据设定温度启动其中某个分制冷压缩机，或以一定的时间间隔，启动某个分制冷压缩机，启动的顺序或时间间隔由电脑程序设定。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。