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摘要：基于云平台的分布式无线测温系统是通过GPRS无线通信终端进行数据传递，自动完成监测点温度数据采集，通过云端中心系统查询分析监视监测点温度数据变化情况，并将监测数据和事件实时推送到客户端及移动APP，方便管理部门对监测点的进行实时监控及管理。该系统基于云平台，易于集成、配置，可用在生产、化工、生活、电力等多个方面，同时可在系统中加入其它类型测量数据，扩展系统监控能力。
关键词：云平台；GPRS；分布式；无线测温
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.11.092
1概述
基于云平台的分布式无线测温系统是将多个温度采集器，通过GPRS无线网络或有线网与云端服务中心管理系统进行数据交换，自动完成监测点温度数据采集，并将采集数据上传到云服务中心。用户通过PC客户端或移动App在线查询、分析、监视采集点温度变化情况，方便管理部门对监测点的管理及使用情况的实时监控系统，系统结构如图1所示。
该分布式无线测温系统对比传统的测温系统，解决了地域覆盖范围小，监测点分散，难统一部署等困难，该系统基于云平台，采用标准协议接入，易于集成、配置，可用在生产、化工、生活、电力等方面，诸如大气环境温度监测、箱式变压器温度监测、集中供暖系统水温监测等等。同时可在系统中加入其它类型检测数据，诸如门禁、烟感、水侵、有害气体浓度、PM2.5等传感器数据。
系统由以下六部分组成：
（1）温度传感器；（2）采集器；（3）中继器；（4）集中器；（5）管理中心平台；（6）移动端APP。
2主要功能
2.1采集器
采集温度传感器信号（或采用温度开关），当温度高于设定温度时，发出报警信号。通讯方式采用近距离无线传输，解决楼宇内无法布线的问题。
采集器采用电池供电，工作频段2.4G，理论距离大于500米，发射周期1小时，测温范围0～80℃，测量精度±1℃。
2.2中继器（如采集器与集中器距离远无法通信时采用）
各监测点与集中器距离较远时，需要增加中继器，将测点的数据集中后上传到集中器。中继器的通讯方式采用近距离无线，将2.4G信号转换为433M信号，有效传送距离达到3km。
2.3集中器
集中器内置GPRS模块，统一将本单元内测点的数据通过GPRS无线网络上传到管理中心平台。
2.4管理中心
管理中心的硬件设备主要由通讯接收服务器、路由器、硬件防火墙、操作终端（工控机/计算机）、打印机、UPS电源等组成。
采集器输出的数据实时上传到云服务中心，经过应用服务器、数据库程序处理后，通过PC客户端或移动App就可直接浏览、查询各测站的监控对象和状态。
3系统原理
3.1温度传感器
本系统温度传感器采用TI公司生产的TMP101温度传感器，该温度传感器是基于I2C串行总线接口的低功耗、高精度智能温度传感器，其片内集成度高，包含A/D转换器、I2C串行总线等接口。TMP101是两线串行输出温度传感器，有SOT23-6封装形式，不需要外加器件，其读出温度的分辨率可高达0.0625℃。TMP101配备串行总线和I2C兼容接口，一条总线上最多允许搭载八个TMP101温度传感器，在每总线上最多搭载三个器件。TMP101工作在-55℃到125℃的工作范围，其宽泛的温度测量范围和较高的分辨率使其广泛应用于生产、化工、生活、电力等温度测量系统、多路温度测控系统以及其他恒温控制装置中。
TMP101工作原理：首先通过主控制器对TMP101引脚进行初始化，包括传感器地址、输出结果精度、转换时间＼报警输出的上、下限温度值以及工作方式等，使其能在I2C总线上工作。其次采用定时中断，通过I2C总线读取温度传感器采样数据。最后处理读取的原始数据，转换为无符号短整形数。
读取温度值代码如下：
3.2采集器
采集器使用MSP430F2132芯片作为主控，该芯片是TI公司生产的一种16位超低功耗混合信号处理器，由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字電路模块和微处理器集成在一个芯片上以提供“单片”解决方案，因此选用该芯片作为主控芯片，以降低功耗，同时配备太阳能蓄电池，持续为长期工作在外的采集器持续供电，保证其正常运行。
采集器工作原理：采集器将温度传感器采样值模拟信号通过AD转换为数字信号，再由CPU通过I2C读取到单片机CPU内存中，然后通过2.4G发送到集中器。
采集器使用方法：
（1）连接前复位探头：用镊子短接图上所画复位焊盘，短接4秒即可。
（2）串口配置接口：探头支持TTL串口，需使用TTL转RS232串口模块连接到计算机。连接时请注意GND，RX，TX，的顺序。探头的RX对应串口模块的TX，探头的TX对应串口模块的RX。
（3）连接后复位探头：用镊子短接图上所画复位焊盘，短接4秒即可。
3.3集中器
集中器通过国家标准GB/T19582-2008的MODBUS协议与采集器进行通信，收集采集器的温度数据。一个集中器包含一个或多个无线485接口，可根据温度采集点的多少确定。
集中器通过MODBUSTCP协议将数据通过GPRS移动网络，上传到管理中心系统，由管理中心系统进行数据分析处理。
3.4管理中心系统
管理中心配置多个集中器，通过集中器地址进行区分，将集中器上送的数据通进行处理和数据分析，设定告警值，对超过临界温度的采集点进行语音告警，并推送到客户端和移动端APP，让用户在第一时间掌握系统运行情况。
3.5移动端APP
移动端APP采用H5通过Websocket与管理中心进行数据交换，请求监测点数据。
4结束语
基于云平台的分布式无线测温系统采用GPRS移动网络传送数据，可以多地域，跨区域采集环境温度数据，具有极大的实用功能。经过系统测试，采集器具有低功耗、小体积、使用简单、灵敏度高、转化速率快及抗干扰能力强等优点。通过管理中心监控软件，能够显示各个节点的实时温度，在实时性数据采集场合有着广泛的应用。
关键词：云平台；GPRS；分布式；无线测温
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.11.092
1概述
基于云平台的分布式无线测温系统是将多个温度采集器，通过GPRS无线网络或有线网与云端服务中心管理系统进行数据交换，自动完成监测点温度数据采集，并将采集数据上传到云服务中心。用户通过PC客户端或移动App在线查询、分析、监视采集点温度变化情况，方便管理部门对监测点的管理及使用情况的实时监控系统，系统结构如图1所示。
该分布式无线测温系统对比传统的测温系统，解决了地域覆盖范围小，监测点分散，难统一部署等困难，该系统基于云平台，采用标准协议接入，易于集成、配置，可用在生产、化工、生活、电力等方面，诸如大气环境温度监测、箱式变压器温度监测、集中供暖系统水温监测等等。同时可在系统中加入其它类型检测数据，诸如门禁、烟感、水侵、有害气体浓度、PM2.5等传感器数据。
系统由以下六部分组成：
（1）温度传感器；（2）采集器；（3）中继器；（4）集中器；（5）管理中心平台；（6）移动端APP。
2主要功能
2.1采集器
采集温度传感器信号（或采用温度开关），当温度高于设定温度时，发出报警信号。通讯方式采用近距离无线传输，解决楼宇内无法布线的问题。
采集器采用电池供电，工作频段2.4G，理论距离大于500米，发射周期1小时，测温范围0～80℃，测量精度±1℃。
2.2中继器（如采集器与集中器距离远无法通信时采用）
各监测点与集中器距离较远时，需要增加中继器，将测点的数据集中后上传到集中器。中继器的通讯方式采用近距离无线，将2.4G信号转换为433M信号，有效传送距离达到3km。
2.3集中器
集中器内置GPRS模块，统一将本单元内测点的数据通过GPRS无线网络上传到管理中心平台。
2.4管理中心
管理中心的硬件设备主要由通讯接收服务器、路由器、硬件防火墙、操作终端（工控机/计算机）、打印机、UPS电源等组成。
采集器输出的数据实时上传到云服务中心，经过应用服务器、数据库程序处理后，通过PC客户端或移动App就可直接浏览、查询各测站的监控对象和状态。
3系统原理
3.1温度传感器
本系统温度传感器采用TI公司生产的TMP101温度传感器，该温度传感器是基于I2C串行总线接口的低功耗、高精度智能温度传感器，其片内集成度高，包含A/D转换器、I2C串行总线等接口。TMP101是两线串行输出温度传感器，有SOT23-6封装形式，不需要外加器件，其读出温度的分辨率可高达0.0625℃。TMP101配备串行总线和I2C兼容接口，一条总线上最多允许搭载八个TMP101温度传感器，在每总线上最多搭载三个器件。TMP101工作在-55℃到125℃的工作范围，其宽泛的温度测量范围和较高的分辨率使其广泛应用于生产、化工、生活、电力等温度测量系统、多路温度测控系统以及其他恒温控制装置中。
TMP101工作原理：首先通过主控制器对TMP101引脚进行初始化，包括传感器地址、输出结果精度、转换时间＼报警输出的上、下限温度值以及工作方式等，使其能在I2C总线上工作。其次采用定时中断，通过I2C总线读取温度传感器采样数据。最后处理读取的原始数据，转换为无符号短整形数。
读取温度值代码如下：
3.2采集器
采集器使用MSP430F2132芯片作为主控，该芯片是TI公司生产的一种16位超低功耗混合信号处理器，由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字電路模块和微处理器集成在一个芯片上以提供“单片”解决方案，因此选用该芯片作为主控芯片，以降低功耗，同时配备太阳能蓄电池，持续为长期工作在外的采集器持续供电，保证其正常运行。
采集器工作原理：采集器将温度传感器采样值模拟信号通过AD转换为数字信号，再由CPU通过I2C读取到单片机CPU内存中，然后通过2.4G发送到集中器。
采集器使用方法：
（1）连接前复位探头：用镊子短接图上所画复位焊盘，短接4秒即可。
（2）串口配置接口：探头支持TTL串口，需使用TTL转RS232串口模块连接到计算机。连接时请注意GND，RX，TX，的顺序。探头的RX对应串口模块的TX，探头的TX对应串口模块的RX。
（3）连接后复位探头：用镊子短接图上所画复位焊盘，短接4秒即可。
3.3集中器
集中器通过国家标准GB/T19582-2008的MODBUS协议与采集器进行通信，收集采集器的温度数据。一个集中器包含一个或多个无线485接口，可根据温度采集点的多少确定。
集中器通过MODBUSTCP协议将数据通过GPRS移动网络，上传到管理中心系统，由管理中心系统进行数据分析处理。
3.4管理中心系统
管理中心配置多个集中器，通过集中器地址进行区分，将集中器上送的数据通进行处理和数据分析，设定告警值，对超过临界温度的采集点进行语音告警，并推送到客户端和移动端APP，让用户在第一时间掌握系统运行情况。
3.5移动端APP
移动端APP采用H5通过Websocket与管理中心进行数据交换，请求监测点数据。
4结束语
基于云平台的分布式无线测温系统采用GPRS移动网络传送数据，可以多地域，跨区域采集环境温度数据，具有极大的实用功能。经过系统测试，采集器具有低功耗、小体积、使用简单、灵敏度高、转化速率快及抗干扰能力强等优点。通过管理中心监控软件，能够显示各个节点的实时温度，在实时性数据采集场合有着广泛的应用。