(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210682647.1 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 中国农业大 学 地址 100193 北京市海淀区 圆明园西路2号 (72)发明人 王平智　卢健桦　马承伟　马云飞　 梁超　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 专利代理师 陈波 (51)Int.Cl. G05B 19/042(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种空气状态多参数监测系统及多参数监 测方法 (57)摘要 本发明公开了属于设施农业环境监测技术 领域的一种空气状态多参数监测系统及多参数 监测方法。 该系统由MSP430微处理器分别连接锂 电池供电模 块、 时钟模块、 TF卡存储模块、 OLED屏 模块、 外置模数转换器、 风速控制模块、 气压传感 器模块和按键控制电路； 所述外置模 数转换器与 两组PT1000温度传感器连接， 所述温度传感器与 供水模块连接； 所述按键控制电路用于监测模式 选择与软件校正。 本发明可 以同时获得大气压、 相对湿度、 含湿量、 干球温度、 湿球温度、 露点温 度、 比焓、 比容等多个空气状态参数， 满足不同海 拔地区、 不同气压条件下使用， 携带方便； 连续开 展空气状态多参数监测， 在设施农业生产等领域 具有重要意 义。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115047803 A 2022.09.13 CN 115047803 A 1.一种空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述空气状态参数监测系统包括： MSP430 微处理器及其数据处理软件、 锂电池 供电模块、 时钟模块、 T F卡存储模块、 OLED屏模块、 两 路 PT1000温度传感器、 外置模数转换器、 风速控制 模块、 气压传感器模块、 按键控制电路和供 水模块； 其中， MSP430微处理器 分别连接锂电池供电模块、 时钟模块、 TF卡存储模块、 OLED屏 模块、 外置模数转换器、 风速控制模块、 气压传感器模块和按键控制电路； 所述外置模数转 换器与两路PT1000温度传感器连接， 其中一路温度传感器与供水模块连接； 所述按键控制 电路用于监测模式选择与软件校正。 2.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述锂电池供电模块由 18650锂电池、 主控自锁按键、 电压监控芯片及低压差线性稳压器组成； 锂电池供电模块用 于为监测系统供电。 3.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述时钟模块采用 PCF8563模块， 用于记录湿空气状态参数的测量时间点。 4.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述TF卡存储模块用于 存储测量时间点及相应空气状态参数 数据。 5.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述OLED屏模块用于显 示系统菜单与当前监测数据。 6.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述外置模数转换器采 用ADS1248芯片， 其外围电路采用TXS0104芯片隔离ADS1248的SPI总线。 用于数据传输； 并且 外置模数转换器的外围电路通过接线端子与两路PT1000温度传感器连接， 该温度传感器中 一路测量干球温度、 另一路测量湿球温度； 所述供水模块为测量湿球温度的PT1000温度传 感器提供需要的用水； 所述PT1000温度传感器均为三线制， 精度达到AA级， 且两路PT1000温 度传感器经过严格的配对测试， 并且用于测定湿球温度的PT1000传感器表 面经过亲水性处 理。 7.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述风速控制模块用于 在温度测量过程中为温度传感器提供一定的空气流 通速率。 8.根据权利要求1所述的空气状态参数监测系统， 其特征在于， 所述气压传感器模块采 用BMP280模块； 用于测量大气压强。 9.一种利用空气状态参数监测系统的多参数监测方法， 其特征在于， 使用空气状态参 数监测系统时， 先按下锂电池供电模块的主控自锁按键， MSP430微处理器及数据处理软件 开始工作， MSP430微处理器的数据处理软件发指令给OLED屏模块显示系统菜单， 主菜单含 有三个选项： (1)记录模式： 选择该选项并按下确认按键后， 系统按数据处理软件程序默认记录时间 间隔， 实时记录 当前时间的空气状态参数并存储 数据至TF卡； 在非记录时间段， 微控制器自 动进入低功 耗模式， 除锂电池供电模块外其他模块关断； 当选择其他监测模式时， 按复位按 键重新进入主菜单； (2)测量模式： 选择该选项并按下确认按键后， OLED屏模块显示干球温度、 湿球温度、 相 对湿度的主要湿空气状态参数， 每6秒更新一次数值； 风扇模块处于常开状态； TF卡不存储 数据； (3)设置系统： 选择该选项并按下确认按键后， 出现次菜单页面， 含有 “记录间隔时间设权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115047803 A 2置”、“时间设置 ”，“温度校正 ”选项；“记录间隔时间 ”可设置为10分钟、 15分钟、 20分钟， 30分 钟；“时间设置 ”用于校准P CF8563模块， “温度校正 ”可输入温度测量值与真实值之间的一次 函数关系式的系数与常数， 进入选项后， 选择要调整的位数， 按向上向下按键选择数字， 按 确认键确认； 按两次返回键返回主菜单， 上述通过测量干球温度、 湿球温度， 大气压强三个 参数， 利用系统的数据 处理软件运算求得其他湿空气状态参数， 记录对应测 量时间并存储 数据。 10.根据权利要求9所述利用空气状态参数监测系统的多参数监测方法， 其特征在于， 所述数据处理软件根据系统测定的干球 温度、 湿球温度和大气 压力得到其它的空气 状态参 数： 相对湿度、 含湿量、 露点温度、 比焓及比容。 其计算公式如下： 1.相对湿度： 式中： φ‑相对湿度， ％； Pws‑干球温度的饱和水蒸气分压力， Pa； Pws*‑湿球温度的饱和水蒸气分压力， Pa； A‑干湿表系数， 1/℃； 数值与风速、 湿 球直径有关； t‑干球温度， ℃； tw‑湿球温度， ℃。 2.含湿量 式中： d‑含湿量， kg/kg(a)； d*‑湿球温度的饱和空气含湿量， kg/kg(a)； t‑干球温度， ℃； tw‑湿球温度， ℃。 3.露点温度 式中： td‑露点温度， ℃； t‑湿球温度， ℃； φ‑相对湿度， ％。 Pw‑水蒸气分压力， Pa权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115047803 A 3