基于GPRS通信的在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的研究與設(shè)計(jì)

羅旋++王茂勵(lì)++郝慧娟++郝鳳琦++李成攻

摘要：為了及時(shí)獲得環(huán)境參數(shù)動(dòng)態(tài)變化信息，掌握現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，必須采用自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)。本文應(yīng)用ARM嵌入式系統(tǒng)，采用溫度、濕度、空氣等傳感器儀表采集環(huán)境參數(shù)，通過GPRS通信傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一種在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。

關(guān)鍵詞：環(huán)境參數(shù) 在線監(jiān)測(cè) 嵌入式 GPRS

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0146-01

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，環(huán)境的影響作用越來越突出。環(huán)境監(jiān)測(cè)在環(huán)境保護(hù)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域受到廣泛重視，其作用也越來越明顯。借助物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)由傳統(tǒng)人工定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采集向自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)信息的方式改變。環(huán)境參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，即是在監(jiān)測(cè)區(qū)域合適的點(diǎn)位上安裝各種監(jiān)測(cè)儀器儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀，通過各種通訊信道與環(huán)境監(jiān)控中心的通信服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)通訊，將傳感器感知點(diǎn)位的環(huán)境參數(shù)源源不斷地送到環(huán)境管理中心，并存儲(chǔ)在海量數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，以供各種環(huán)境信息化應(yīng)用系統(tǒng)使用。對(duì)于環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)工作而言，在線監(jiān)測(cè)儀器儀承擔(dān)著及時(shí)準(zhǔn)確提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重任。

2 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)主要由環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器、ARM嵌入式主板、觸摸顯示屏、通訊模塊等部分組成（見圖1）。軟件結(jié)構(gòu)主要由接口程序，測(cè)量數(shù)據(jù)采集程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序，數(shù)據(jù)處理程序，人機(jī)交互界面，通信傳輸程序等部分組成（見圖2）。環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器將測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)送到處理模塊接口，處理模塊通過接口程序接收各個(gè)通道的測(cè)量數(shù)據(jù)。采集程序計(jì)算解析測(cè)量參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)字濾波后，由存儲(chǔ)程序保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)處理程序調(diào)取分析存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將結(jié)果輸出到人機(jī)交互界面。通信傳輸程序和通訊模塊與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心建立連接并交換數(shù)據(jù)。在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，模塊化設(shè)計(jì)，配置觸摸顯示屏顯示數(shù)據(jù)修改參數(shù)。

3 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀硬件設(shè)計(jì)

3.1 ARM嵌入式主板

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀主板采用基于CortexTM-A8的Samsung S5PV210處理器，具有2個(gè)RS232串口，1個(gè)RS485接口，2個(gè)可AV輸入接口，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SD卡座，1塊7寸觸摸顯示屏等組件。

3.2 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器采用CMOSens數(shù)字傳感器，通過集成芯片將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Modbus RTU通信協(xié)議輸出到標(biāo)準(zhǔn)RS485總線接口。HT3200傳感器可采集-55℃～+125℃范圍的溫度和0～100%RH的濕度測(cè)量值。

3.3 光照度傳感器

光照度傳感器利用半導(dǎo)體PN結(jié)光伏效應(yīng)檢測(cè)光照強(qiáng)度。NHZD 10CI傳感器測(cè)量范圍0～200000Lux，輸出4～20mA電流信號(hào)。

3.4 二氧化碳傳感器

紅外二氧化碳傳感器是根據(jù)CO2對(duì)特定波段紅外輻射的吸收作用，使透過測(cè)量室的輻射能量減弱，通過測(cè)量CO2氣體對(duì)輻射的影響，確定CO2氣體的濃度。ESENSE-K-D傳感器測(cè)量范圍0-2000ppm，輸出4-20MA電流信號(hào)。

3.5 模擬信號(hào)采集器

模擬信號(hào)采集器通過A/D轉(zhuǎn)換電路采集4-20mA信號(hào)，再將原始值組裝為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU協(xié)議。應(yīng)用模擬信號(hào)采集器，可以通過RS-485擴(kuò)展采集點(diǎn)數(shù)和增加主板抗干擾性。

4 軟件設(shè)計(jì)開發(fā)

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀開發(fā)環(huán)境選擇Linux操作系統(tǒng)。集成開發(fā)環(huán)境選擇能跨平臺(tái)運(yùn)行的Qt Creator。數(shù)據(jù)庫采用開放源碼的MySQL Sever。在PC機(jī)上搭建開發(fā)環(huán)境，按照?qǐng)D2在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)開發(fā)，再移植到監(jiān)測(cè)儀主板上。接口程序設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU 協(xié)議，與帶有此協(xié)議的儀器通訊。監(jiān)測(cè)儀與GPRS模塊的通信是透明傳輸，數(shù)據(jù)格式按照環(huán)境監(jiān)控中心的協(xié)議要求設(shè)計(jì)。采樣頻率根據(jù)實(shí)際檢測(cè)要求設(shè)置。

5 GPRS通信實(shí)現(xiàn)

在線監(jiān)測(cè)儀通過GPRS DTU模塊與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心傳輸數(shù)據(jù)。GPRS DTU接入GSM網(wǎng)絡(luò)，在GPRS PPP撥號(hào)成功后，通過設(shè)置的數(shù)據(jù)中心IP地址等參數(shù)，主動(dòng)向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請(qǐng)求。在得到響應(yīng)建立通信連接后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信。DTU接收到在線監(jiān)測(cè)儀的串口數(shù)據(jù)，就立即把數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給在線監(jiān)測(cè)儀。這樣在線監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)連續(xù)的傳輸給環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心。

6 結(jié)語

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用開放式、模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)檢測(cè)儀器輸出的信號(hào)類型，選擇擴(kuò)展與之匹配的接口電路，實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)信息采集，通過GPRS通信模塊實(shí)時(shí)連續(xù)向環(huán)境監(jiān)控中心傳輸數(shù)據(jù)。為環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了設(shè)備保障，為環(huán)境管理用戶及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，管理規(guī)劃環(huán)境提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊恒.最新物聯(lián)網(wǎng)實(shí)用開發(fā)技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2012，1.

[2]王凱雄.環(huán)境監(jiān)測(cè) [M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011，7.

[3]藍(lán)箭.基于嵌入式的水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008年28期.endprint

摘要：為了及時(shí)獲得環(huán)境參數(shù)動(dòng)態(tài)變化信息，掌握現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，必須采用自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)。本文應(yīng)用ARM嵌入式系統(tǒng)，采用溫度、濕度、空氣等傳感器儀表采集環(huán)境參數(shù)，通過GPRS通信傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一種在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。

關(guān)鍵詞：環(huán)境參數(shù) 在線監(jiān)測(cè) 嵌入式 GPRS

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0146-01

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，環(huán)境的影響作用越來越突出。環(huán)境監(jiān)測(cè)在環(huán)境保護(hù)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域受到廣泛重視，其作用也越來越明顯。借助物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)由傳統(tǒng)人工定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采集向自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)信息的方式改變。環(huán)境參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，即是在監(jiān)測(cè)區(qū)域合適的點(diǎn)位上安裝各種監(jiān)測(cè)儀器儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀，通過各種通訊信道與環(huán)境監(jiān)控中心的通信服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)通訊，將傳感器感知點(diǎn)位的環(huán)境參數(shù)源源不斷地送到環(huán)境管理中心，并存儲(chǔ)在海量數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，以供各種環(huán)境信息化應(yīng)用系統(tǒng)使用。對(duì)于環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)工作而言，在線監(jiān)測(cè)儀器儀承擔(dān)著及時(shí)準(zhǔn)確提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重任。

2 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)主要由環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器、ARM嵌入式主板、觸摸顯示屏、通訊模塊等部分組成（見圖1）。軟件結(jié)構(gòu)主要由接口程序，測(cè)量數(shù)據(jù)采集程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序，數(shù)據(jù)處理程序，人機(jī)交互界面，通信傳輸程序等部分組成（見圖2）。環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器將測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)送到處理模塊接口，處理模塊通過接口程序接收各個(gè)通道的測(cè)量數(shù)據(jù)。采集程序計(jì)算解析測(cè)量參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)字濾波后，由存儲(chǔ)程序保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)處理程序調(diào)取分析存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將結(jié)果輸出到人機(jī)交互界面。通信傳輸程序和通訊模塊與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心建立連接并交換數(shù)據(jù)。在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，模塊化設(shè)計(jì)，配置觸摸顯示屏顯示數(shù)據(jù)修改參數(shù)。

3 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀硬件設(shè)計(jì)

3.1 ARM嵌入式主板

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀主板采用基于CortexTM-A8的Samsung S5PV210處理器，具有2個(gè)RS232串口，1個(gè)RS485接口，2個(gè)可AV輸入接口，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SD卡座，1塊7寸觸摸顯示屏等組件。

3.2 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器采用CMOSens數(shù)字傳感器，通過集成芯片將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Modbus RTU通信協(xié)議輸出到標(biāo)準(zhǔn)RS485總線接口。HT3200傳感器可采集-55℃～+125℃范圍的溫度和0～100%RH的濕度測(cè)量值。

3.3 光照度傳感器

光照度傳感器利用半導(dǎo)體PN結(jié)光伏效應(yīng)檢測(cè)光照強(qiáng)度。NHZD 10CI傳感器測(cè)量范圍0～200000Lux，輸出4～20mA電流信號(hào)。

3.4 二氧化碳傳感器

紅外二氧化碳傳感器是根據(jù)CO2對(duì)特定波段紅外輻射的吸收作用，使透過測(cè)量室的輻射能量減弱，通過測(cè)量CO2氣體對(duì)輻射的影響，確定CO2氣體的濃度。ESENSE-K-D傳感器測(cè)量范圍0-2000ppm，輸出4-20MA電流信號(hào)。

3.5 模擬信號(hào)采集器

模擬信號(hào)采集器通過A/D轉(zhuǎn)換電路采集4-20mA信號(hào)，再將原始值組裝為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU協(xié)議。應(yīng)用模擬信號(hào)采集器，可以通過RS-485擴(kuò)展采集點(diǎn)數(shù)和增加主板抗干擾性。

4 軟件設(shè)計(jì)開發(fā)

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀開發(fā)環(huán)境選擇Linux操作系統(tǒng)。集成開發(fā)環(huán)境選擇能跨平臺(tái)運(yùn)行的Qt Creator。數(shù)據(jù)庫采用開放源碼的MySQL Sever。在PC機(jī)上搭建開發(fā)環(huán)境，按照?qǐng)D2在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)開發(fā)，再移植到監(jiān)測(cè)儀主板上。接口程序設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU 協(xié)議，與帶有此協(xié)議的儀器通訊。監(jiān)測(cè)儀與GPRS模塊的通信是透明傳輸，數(shù)據(jù)格式按照環(huán)境監(jiān)控中心的協(xié)議要求設(shè)計(jì)。采樣頻率根據(jù)實(shí)際檢測(cè)要求設(shè)置。

5 GPRS通信實(shí)現(xiàn)

在線監(jiān)測(cè)儀通過GPRS DTU模塊與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心傳輸數(shù)據(jù)。GPRS DTU接入GSM網(wǎng)絡(luò)，在GPRS PPP撥號(hào)成功后，通過設(shè)置的數(shù)據(jù)中心IP地址等參數(shù)，主動(dòng)向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請(qǐng)求。在得到響應(yīng)建立通信連接后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信。DTU接收到在線監(jiān)測(cè)儀的串口數(shù)據(jù)，就立即把數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給在線監(jiān)測(cè)儀。這樣在線監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)連續(xù)的傳輸給環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心。

6 結(jié)語

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用開放式、模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)檢測(cè)儀器輸出的信號(hào)類型，選擇擴(kuò)展與之匹配的接口電路，實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)信息采集，通過GPRS通信模塊實(shí)時(shí)連續(xù)向環(huán)境監(jiān)控中心傳輸數(shù)據(jù)。為環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了設(shè)備保障，為環(huán)境管理用戶及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，管理規(guī)劃環(huán)境提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊恒.最新物聯(lián)網(wǎng)實(shí)用開發(fā)技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2012，1.

[2]王凱雄.環(huán)境監(jiān)測(cè) [M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011，7.

[3]藍(lán)箭.基于嵌入式的水資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008年28期.endprint

摘要：為了及時(shí)獲得環(huán)境參數(shù)動(dòng)態(tài)變化信息，掌握現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，必須采用自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)。本文應(yīng)用ARM嵌入式系統(tǒng)，采用溫度、濕度、空氣等傳感器儀表采集環(huán)境參數(shù)，通過GPRS通信傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一種在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。

關(guān)鍵詞：環(huán)境參數(shù) 在線監(jiān)測(cè) 嵌入式 GPRS

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0146-01

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，環(huán)境的影響作用越來越突出。環(huán)境監(jiān)測(cè)在環(huán)境保護(hù)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域受到廣泛重視，其作用也越來越明顯。借助物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)由傳統(tǒng)人工定時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采集向自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)信息的方式改變。環(huán)境參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，即是在監(jiān)測(cè)區(qū)域合適的點(diǎn)位上安裝各種監(jiān)測(cè)儀器儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀，通過各種通訊信道與環(huán)境監(jiān)控中心的通信服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)通訊，將傳感器感知點(diǎn)位的環(huán)境參數(shù)源源不斷地送到環(huán)境管理中心，并存儲(chǔ)在海量數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，以供各種環(huán)境信息化應(yīng)用系統(tǒng)使用。對(duì)于環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)工作而言，在線監(jiān)測(cè)儀器儀承擔(dān)著及時(shí)準(zhǔn)確提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重任。

2 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)主要由環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器、ARM嵌入式主板、觸摸顯示屏、通訊模塊等部分組成（見圖1）。軟件結(jié)構(gòu)主要由接口程序，測(cè)量數(shù)據(jù)采集程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序，數(shù)據(jù)處理程序，人機(jī)交互界面，通信傳輸程序等部分組成（見圖2）。環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器將測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)送到處理模塊接口，處理模塊通過接口程序接收各個(gè)通道的測(cè)量數(shù)據(jù)。采集程序計(jì)算解析測(cè)量參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)字濾波后，由存儲(chǔ)程序保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)處理程序調(diào)取分析存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將結(jié)果輸出到人機(jī)交互界面。通信傳輸程序和通訊模塊與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心建立連接并交換數(shù)據(jù)。在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，模塊化設(shè)計(jì)，配置觸摸顯示屏顯示數(shù)據(jù)修改參數(shù)。

3 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀硬件設(shè)計(jì)

3.1 ARM嵌入式主板

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀主板采用基于CortexTM-A8的Samsung S5PV210處理器，具有2個(gè)RS232串口，1個(gè)RS485接口，2個(gè)可AV輸入接口，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SD卡座，1塊7寸觸摸顯示屏等組件。

3.2 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器采用CMOSens數(shù)字傳感器，通過集成芯片將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Modbus RTU通信協(xié)議輸出到標(biāo)準(zhǔn)RS485總線接口。HT3200傳感器可采集-55℃～+125℃范圍的溫度和0～100%RH的濕度測(cè)量值。

3.3 光照度傳感器

光照度傳感器利用半導(dǎo)體PN結(jié)光伏效應(yīng)檢測(cè)光照強(qiáng)度。NHZD 10CI傳感器測(cè)量范圍0～200000Lux，輸出4～20mA電流信號(hào)。

3.4 二氧化碳傳感器

紅外二氧化碳傳感器是根據(jù)CO2對(duì)特定波段紅外輻射的吸收作用，使透過測(cè)量室的輻射能量減弱，通過測(cè)量CO2氣體對(duì)輻射的影響，確定CO2氣體的濃度。ESENSE-K-D傳感器測(cè)量范圍0-2000ppm，輸出4-20MA電流信號(hào)。

3.5 模擬信號(hào)采集器

模擬信號(hào)采集器通過A/D轉(zhuǎn)換電路采集4-20mA信號(hào)，再將原始值組裝為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU協(xié)議。應(yīng)用模擬信號(hào)采集器，可以通過RS-485擴(kuò)展采集點(diǎn)數(shù)和增加主板抗干擾性。

4 軟件設(shè)計(jì)開發(fā)

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀開發(fā)環(huán)境選擇Linux操作系統(tǒng)。集成開發(fā)環(huán)境選擇能跨平臺(tái)運(yùn)行的Qt Creator。數(shù)據(jù)庫采用開放源碼的MySQL Sever。在PC機(jī)上搭建開發(fā)環(huán)境，按照?qǐng)D2在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)開發(fā)，再移植到監(jiān)測(cè)儀主板上。接口程序設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU 協(xié)議，與帶有此協(xié)議的儀器通訊。監(jiān)測(cè)儀與GPRS模塊的通信是透明傳輸，數(shù)據(jù)格式按照環(huán)境監(jiān)控中心的協(xié)議要求設(shè)計(jì)。采樣頻率根據(jù)實(shí)際檢測(cè)要求設(shè)置。

5 GPRS通信實(shí)現(xiàn)

在線監(jiān)測(cè)儀通過GPRS DTU模塊與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心傳輸數(shù)據(jù)。GPRS DTU接入GSM網(wǎng)絡(luò)，在GPRS PPP撥號(hào)成功后，通過設(shè)置的數(shù)據(jù)中心IP地址等參數(shù)，主動(dòng)向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請(qǐng)求。在得到響應(yīng)建立通信連接后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信。DTU接收到在線監(jiān)測(cè)儀的串口數(shù)據(jù)，就立即把數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給在線監(jiān)測(cè)儀。這樣在線監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)連續(xù)的傳輸給環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心。

6 結(jié)語

在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀采用開放式、模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)檢測(cè)儀器輸出的信號(hào)類型，選擇擴(kuò)展與之匹配的接口電路，實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)信息采集，通過GPRS通信模塊實(shí)時(shí)連續(xù)向環(huán)境監(jiān)控中心傳輸數(shù)據(jù)。為環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了設(shè)備保障，為環(huán)境管理用戶及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，管理規(guī)劃環(huán)境提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

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