專利名稱：基于gprs技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于無線通信和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于GPRS技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備。
背景技術(shù)：
環(huán)境與發(fā)展是當(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的重大問題。研究與開發(fā)空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè) 備，可以了解和評價空氣質(zhì)量狀況，更好地保護環(huán)境。目前，全國各地陸續(xù)建立了現(xiàn)代化的空氣質(zhì)量監(jiān)測站，對環(huán)境保護起了巨大的推 動作用。但也面臨著如下問題1)監(jiān)測站點儀器類型多樣，數(shù)據(jù)采集設(shè)備繁多，不具有通用 性，且相互間兼容性差，沒有規(guī)范的通信協(xié)議；2)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)通常以有線方式傳至監(jiān)測 中心，通信方式落后，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理水平低下。隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)、無線通信等技術(shù)的發(fā)展，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新一代空氣質(zhì) 量實時監(jiān)測設(shè)備成為可能。GPRS傳輸技術(shù)是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的簡稱，該 技術(shù)利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，以封包(Packet)的形式，提供中速的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù) 傳輸。GPRS傳輸技術(shù)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、交通管理等領(lǐng)域。GPRS傳輸技術(shù) 相對于其它的數(shù)據(jù)傳輸方式而言，具有成本低、數(shù)據(jù)傳輸量大、可靠性高、永遠(yuǎn)在線的優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于GPRS技術(shù)的空氣質(zhì) 量監(jiān)測設(shè)備。本實用新型的具體方案為基于GPRS技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備包括空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點和監(jiān)測中心。該種設(shè) 計方式可適用于監(jiān)測區(qū)域中監(jiān)測點不多的場合。多個空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點與監(jiān)測中心通過無線網(wǎng)絡(luò)信號連接；所述的空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點包括電源管理模塊、空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊、微處理器 模塊和GPRS傳輸模塊。所述的電源管理模塊包括電壓為12V的YSD-12450鋰電池、以LM2596-3. 3為核心 的電壓轉(zhuǎn)換電路和以LM2596-12為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路，鋰電池為3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路和 12V電壓轉(zhuǎn)換電路提供電源；3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路分別為微處理器模塊、GPRS傳輸模塊供電； 12V電壓轉(zhuǎn)換電路為空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊供電；3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路和12V電壓轉(zhuǎn)換電路 均采用成熟產(chǎn)品。所述的空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊包括溫濕度變送器、氣壓變送器、二氧化硫變送器、 一氧化氮變送器、二氧化氮變送器和I/V轉(zhuǎn)換電路；溫濕度變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第一通道連接，氣壓變送器信號輸出 端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第二通道連接，二氧化硫變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第三通道連接，一氧化氮變送器信號輸出端與Ι/ν轉(zhuǎn)換電路的第四通道連接，二氧化氮變送器信 號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第五通道連接； 所述的微處理器模塊的通用同步/異步串行接收/發(fā)送器 (UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter, USART)與 GPRS 傳輸模塊 連接；微處理器模塊的控制端與12V電壓轉(zhuǎn)換電路連接，微處理器模塊的電源端與3. 3V電 壓轉(zhuǎn)換電路連接，微處理器模塊的A/D轉(zhuǎn)換器與I/V轉(zhuǎn)換電路連接；所述的GPRS傳輸模塊與微處理器模塊的USART串口連接，并將空氣質(zhì)量參數(shù)遠(yuǎn)傳 至遠(yuǎn)程監(jiān)測中心。GPRS傳輸模塊的電源端與3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路連接。所述的監(jiān)測中心包括監(jiān)測軟件和數(shù)據(jù)庫。監(jiān)測軟件提供完整的監(jiān)測界面，實現(xiàn)歷 史數(shù)據(jù)查詢、實時數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)分析、報警狀態(tài)查詢等功能。監(jiān)測中心負(fù)責(zé)監(jiān)測整個空氣 環(huán)境狀況的變化，實現(xiàn)對現(xiàn)場的有效監(jiān)測和管理?；贕PRS技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)測中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交 換，每個數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點采集到的空氣質(zhì)量參數(shù)能夠?qū)崟r傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測中心。同時，遠(yuǎn)程監(jiān) 測中心接收實時空氣質(zhì)量參數(shù)，提供用戶人性化的監(jiān)控界面，并擁有強大的數(shù)據(jù)管理和分 析功能。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果1、本實用新型可同時采集多種空氣質(zhì)量參數(shù)，數(shù)據(jù)采集覆蓋范圍廣?？蓪崟r采集、 傳輸多種空氣質(zhì)量參數(shù)(包括溫度、濕度、氣壓、二氧化硫、氮氧化物含量等)，監(jiān)測節(jié)點部 署方便，不受地理環(huán)境的約束，可以監(jiān)測大范圍區(qū)域的空氣質(zhì)量變化情況。2、數(shù)據(jù)通信能力強、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣。應(yīng)用高效的GPRS傳輸技術(shù)，使得系統(tǒng)的通 信具有傳輸速率快、通信質(zhì)量高、功耗低、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大等特點，實現(xiàn)了空氣質(zhì)量監(jiān)測 系統(tǒng)中空氣質(zhì)量參數(shù)實時傳輸?shù)男枰?、系統(tǒng)各個設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性強。監(jiān)測節(jié)點各部件均采用符合工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的器件， 在野外惡劣的環(huán)境條件下具有較強的適應(yīng)能力。4、將長期的環(huán)境參數(shù)存儲至監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫，方便用戶監(jiān)測與分析。
圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步描述。如圖1所示，本實用新型架構(gòu)可分為兩個層次系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點1、遠(yuǎn)程 監(jiān)測中心2。遠(yuǎn)程監(jiān)測中心2接收監(jiān)測節(jié)點1上傳的各種信息，分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù) 監(jiān)測需要直接發(fā)送控制指令至監(jiān)測節(jié)點1，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。如圖2所示，本實用新型中空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點包括電源管理模塊1-1、空氣質(zhì)量參 數(shù)采集模塊1-2、微處理器模塊1-3以及GPRS傳輸模塊1-4四部分。各模塊中均采用現(xiàn)有 成熟技術(shù)。電源管理模塊1-1包括電壓為12V的YSD-12450鋰電池，作為電源1_1_1，標(biāo)稱容量為4. 5Ah ；以LM2596-12為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路模塊1_1_2，為空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊 1-2中的溫濕度變送器1-2-1、氣壓變送器1-2-2、二氧化硫變送器1-2-3、一氧化氮變送器 1-2-4、二氧化氮變送器1-2-5和I/V轉(zhuǎn)換電路1-2-6提供12V電壓；以LM2596-3. 3為核心 的電壓轉(zhuǎn)換電路模塊1-1-3，為微處理器模塊1-3和GPRS傳輸模塊1-4提供3. 3V電壓。空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊1-2包括溫濕度變送器1-2-1、氣壓變送器1-2-2、二氧化 硫變送器1-2-3、一氧化氮變送器1-2-4、二氧化氮變送器1-2-5和I/V轉(zhuǎn)換電路1_2_6。多 種空氣質(zhì)量參數(shù)變送器可采集多種空氣質(zhì)量參數(shù)(包括溫度、濕度、氣壓、二氧化硫、氮氧 化物含量等)。I/V轉(zhuǎn)換電路1-2-6以LM324為核心搭建而成。多種空氣質(zhì)量參數(shù)變送器 輸出6路4 20mA電流信號，通過I/V轉(zhuǎn)換電路1_2_6轉(zhuǎn)換為6路0 3. 3v的電壓信號， 送入微處理器模塊1-3的A/D轉(zhuǎn)換器，完成空氣質(zhì)量參數(shù)采集。微處理器模塊1-3采用MSP430F1611微處理單元。多路12位的A/D轉(zhuǎn)換器用來 采集和處理空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊1-2傳輸?shù)目諝赓|(zhì)量參數(shù)信號。微處理器模塊1-3通過 USART串口與GPRS傳輸模塊1-4通信 ，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。微處理器模塊1_3還利用單刀單 擲開關(guān)ISL43110控制以LM2596-12為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路模塊1_1_2，在節(jié)點不采集空氣 質(zhì)量參數(shù)的情況下，停止電壓轉(zhuǎn)換電路模塊1-1-2對多種空氣質(zhì)量參數(shù)變送器和I/V轉(zhuǎn)換 電路1-2-6供電，以降低節(jié)點能耗。GPRS傳輸模塊1-4用于監(jiān)測節(jié)點與監(jiān)測中心的遠(yuǎn)距離 通信。通過USART串口與微處理器模塊1-3互連。本實用新型的工作過程為基于GPRS技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)流、狀態(tài) 流、命令流傳輸情況如下。在監(jiān)測過程中，分布于區(qū)域中的數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點1通過變送器采集 溫度、濕度、氣壓、二氧化硫、氮氧化物含量等空氣質(zhì)量參數(shù)，進行簡單的分析和處理后，產(chǎn) 生是否超限、是否需要報警等信息。遠(yuǎn)程監(jiān)測中心2接收數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點1上傳的各種信息， 分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測需要發(fā)送控制指令至數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點1。而數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點1接 收到指令后，經(jīng)解碼做出相應(yīng)的控制操作。
權(quán)利要求基于GPRS技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，包括空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點和監(jiān)測中心，多個空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點與監(jiān)測中心通過無線網(wǎng)絡(luò)信號連接，其特征在于空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點包括電源管理模塊、空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊、微處理器模塊和GPRS傳輸模塊；電源管理模塊包括電壓為12V的YSD-12450鋰電池、以LM2596-3.3為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路和以LM2596-12為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路，鋰電池為3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路和12V電壓轉(zhuǎn)換電路提供電源；3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路分別為微處理器模塊、GPRS傳輸模塊供電；12V電壓轉(zhuǎn)換電路為空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊供電；空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊包括溫濕度變送器、氣壓變送器、二氧化硫變送器、一氧化氮變送器、二氧化氮變送器和I/V轉(zhuǎn)換電路；溫濕度變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第一通道連接，氣壓變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第二通道連接，二氧化硫變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第三通道連接，一氧化氮變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第四通道連接，二氧化氮變送器信號輸出端與I/V轉(zhuǎn)換電路的第五通道連接；微處理器模塊的通用同步/異步串行接收/發(fā)送器與GPRS傳輸模塊連接；微處理器模塊的控制端與12V電壓轉(zhuǎn)換電路連接，微處理器模塊的電源端與3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路連接，微處理器模塊的A/D轉(zhuǎn)換器與I/V轉(zhuǎn)換電路連接；GPRS傳輸模塊與微處理器模塊的USART串口連接，并將空氣質(zhì)量參數(shù)遠(yuǎn)傳至遠(yuǎn)程監(jiān)測中心，GPRS傳輸模塊的電源端與3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路連接；監(jiān)測中心包括監(jiān)測軟件和數(shù)據(jù)庫。
專利摘要本實用新型涉及一種基于GPRS技術(shù)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備?，F(xiàn)有的設(shè)備通用性差，且相互間兼容性低。本實用新型包括空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點和監(jiān)測中心。多個空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點與監(jiān)測中心通過無線網(wǎng)絡(luò)信號連接；空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)點包括電源管理模塊、空氣質(zhì)量參數(shù)采集模塊、微處理器模塊和GPRS傳輸模塊。電源管理模塊為其它模塊供電，空氣質(zhì)量與微處理器模塊信號連接，微處理器模塊與GPRS傳輸模塊信號連接。監(jiān)測中心包括監(jiān)測軟件和數(shù)據(jù)庫。本實用新型數(shù)據(jù)采集覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)通信能力強。
文檔編號G08C17/02GK201555836SQ200920200709
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者柴利, 蔣鵬, 阮斌鋒, 陳歲生 申請人:杭州電子科技大學(xué)