基于labview和GPRS的分布式無線溫濕度智能檢測系統(tǒng)

錢雨菲 王夢夢 于雷

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720009

摘要：本文介紹了基于Labview和GPRS的一種無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用AW1485Y傳感器采集現(xiàn)場終端數(shù)據(jù)，通過GPRS通信模塊傳遞到PC機(jī)，在PC機(jī)上利用Labview開發(fā)平臺搭建監(jiān)控界面，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。經(jīng)測試，系統(tǒng)具有報警、記錄、顯示等功能。在工業(yè)生產(chǎn)和智能家居中有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：無線溫濕度檢測；GPRS；Lab view

溫濕度是現(xiàn)代生活和生產(chǎn)中的重要參考因素，直接影響人們的生活質(zhì)量和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全，對溫濕度的檢測對與提高生產(chǎn)效率、改善生活質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用，由此，設(shè)計一個操作便捷、高精確度的溫濕度檢測系統(tǒng)顯得意義重大。

傳統(tǒng)有線模式的溫濕度檢測安裝的靈活性差，傳輸線容易受到電磁干擾從而大大削減測量結(jié)果的精確度。為此，本文提出了一種基于GPRS和Labview的無線遠(yuǎn)程溫濕度檢測網(wǎng)絡(luò)，采用高精度的溫濕度傳感器對溫濕度進(jìn)行采樣測量，實現(xiàn)實時連續(xù)監(jiān)控，用Labview搭建監(jiān)控平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)自上至下可分為三個模塊，底層是數(shù)據(jù)采集模塊（現(xiàn)場終端），中間層是數(shù)據(jù)傳輸模塊（通信中樞），上層是數(shù)據(jù)處理模塊（監(jiān)控中心）。如圖1所示。

系統(tǒng)工作過程為：現(xiàn)場終端采用AW1485Y數(shù)字溫濕度傳感器，是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字?jǐn)?shù)字信號輸出的復(fù)合傳感器。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件并與高性能8位單片機(jī)相連。采用單線制串行接口，系統(tǒng)簡易快捷，功耗極低，傳輸距離長（可達(dá)1000米）。采用無線通信模塊GPRSDTU接收單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)，并通過485串口將采集數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)，PC機(jī)上的Labview監(jiān)控平臺實時對現(xiàn)場終端設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、顯示和存儲。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 溫濕度傳感器介紹

AW1485Y為一款新型溫濕度變送器，產(chǎn)品采用高品質(zhì)電容式數(shù)字傳感器，傳感器具有測量精度高抗干擾能力強(qiáng)，測量精度高測量范圍廣。配備OLED液晶顯示屏，實時顯示溫濕度示數(shù)。內(nèi)部設(shè)置有報警功能模塊，可實現(xiàn)有高低溫報警和高低濕度報警；RS485信號傳輸，標(biāo)準(zhǔn)MODUBUS RTU通信協(xié)議，通信距離最大可達(dá)1000米，支持多臺組網(wǎng)式溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)安裝。

2.2 GPRS無線模塊

系統(tǒng)采用WG8010 GPRS DTU，具備完善的數(shù)據(jù)通信功能，支持comway協(xié)議、透傳協(xié)議，并兼容桑榮和宏電協(xié)議。DTU與服務(wù)器之間的通信是由GPRS DTU端（客戶端）發(fā)起的，服務(wù)器端通過發(fā)回反饋或接受通信來對DTU端做出響應(yīng)。DTU端與服務(wù)器端共同組成了基于GPRS和INTERNET網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用系統(tǒng)。相比DTU端，服務(wù)器端安裝有更為復(fù)雜的應(yīng)用程序，能夠接受任何DTU端發(fā)起的通信請求，并時刻檢測鏈路中的通信狀態(tài)，從而實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等應(yīng)用。

2.3 電源模塊

系統(tǒng)外部電壓為交流220V，傳感器的輸入電壓是9～12V，因此本系統(tǒng)需要提供9～12V的直流電壓，綜合考慮，采用型號為S2512的12V直流電壓源為傳感器供電。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計與調(diào)試

3.1 Comway無線串口服務(wù)器的設(shè)置

Comway無線串口軟件與GPRS DTU配合使用，可以幫助用戶建立遠(yuǎn)端串口設(shè)備和用戶計算機(jī)之間的無線通信信道。

在本系統(tǒng)中，具有RS485串行通信接口的溫濕度傳感器，利用COMWAY DTU經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)與一臺連接到Internet的PC實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信。僅需在計算機(jī)中安裝COMWAY無線串口軟件，即可使用原來基于串口通訊的應(yīng)用程序來處理遠(yuǎn)端串口設(shè)備的數(shù)據(jù)。無需公網(wǎng)固定IP地址，無需設(shè)置網(wǎng)絡(luò)端口映射和動態(tài)域名，操作十分便捷。

3.2 Labview監(jiān)控平臺

Labview是一種圖形化的編程語言（G語言）的開發(fā)環(huán)境，采用Labview進(jìn)行軟件設(shè)計包括前面板和后臺（程序框圖）兩部分，前面板是系統(tǒng)的監(jiān)控界面，后臺是用G語言搭建的系統(tǒng)的圖形化程序。系統(tǒng)的前面板主要有監(jiān)控窗口、通訊配置界面等部分組成。主要完成對溫濕度的顯示、記錄功能。

系統(tǒng)監(jiān)測程序主要完成對下位機(jī)傳輸過來的溫濕度信號的顯示、分析、記錄功能，由于現(xiàn)場終端傳輸過上來的是數(shù)字信號，因此Labview只要完成虛擬串口數(shù)據(jù)的讀取和存儲即可。監(jiān)控系統(tǒng)主要包括個部分：主控界面、配置界面。

Labview搭建的監(jiān)控程序和界面如圖2和圖3所示。

3.3 系統(tǒng)測試

圖3所示位某一時刻的溫濕度監(jiān)視結(jié)果。為檢測系統(tǒng)檢測的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對室內(nèi)兩個不同的采樣點進(jìn)行溫度和濕度的采樣，采樣時間間隔為3min，并記錄采樣數(shù)據(jù)。將傳感器的數(shù)據(jù)與Labview的數(shù)據(jù)比較，如下表所示。

測量基本參數(shù)：

測量參數(shù)：4080℃

測量精度：溫度：±0.5℃ 濕度：±3%RH

測量分辨率：溫度：0.1℃ 濕度：0.1%RH

4 結(jié)論

本文基于labview和GPRS的分布式無線溫濕度智能檢測系統(tǒng)利用數(shù)字傳感器和GPTS通信模塊，成功組建了分布式溫濕度檢測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了智能無線監(jiān)控。該系統(tǒng)具有體積小、功耗低、安裝方便、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點。有良好的人機(jī)交互性和可視性，可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和家居環(huán)境中，應(yīng)用前景廣泛。

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作者簡介：

錢雨菲（2000），北京新東方揚州外國語學(xué)校普高三（1）班；指導(dǎo)教師：于雷，北京新東方揚州外國語學(xué)校通用技術(shù)教師。