CN101825887B - 基于物联网的环境监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的环境监控系统，其特征在于：其包括电源供应模块、主控模块、无线通信模块、传感器模块以及中心监控模块，所述主控模块分别与电源供应模块、无线通信模块、传感器模块连接，所述中心监控模块与主控模块无线连接，所述主控模块包括主控核心处理器、存储器及接口，传感器模块包括传感器、信号调理器、放大器、单片机以及与主控模块连接的接口。本系统无须铺设电源线、数据通信线等，体积小、功耗低，便于安装，便于维护，且设备成本、安装成本、维护成本等都大大低于类似设备，并且本系统使用3G无线网络进行数据通信，能提供高速的数据交互。

Description

基于物联网的环境监控系统
技术领域
本发明涉及一种环境监测系统，尤其是一种基于物联网的环境监控系统。
背景技术
环境污染的主要介质表现为“水、气、声”，环境噪声作为其中一个重要的组成，环境噪声控制越来越收到国家和社会的重视。而现有的环境噪声检测设备主要有手持噪声检测仪、车载噪声检测仪、固定点安装检测仪等。
现有噪声的监测与监控设备中手持或车载检测设备只能单机手工操作，只能在本机查看或存储，无法联网。因为需要人工操作，所以无法长期监控，无法在特殊时间(比如深夜等时间段)、特定地点(比如高危地点)监控，使用的人员成本高昂。因为不能联网，所以不能提供城域范围内的统一数据。
现有噪声的固定点安装检测仪体积大，造价高，安装位置需要提供电源线、数据通讯线等，所以难以大范围高密度分布，甚至有一些无线传输的监测设备采用的都是点对点传输方案，速度低、传输数据单一，难以大范围联网。
发明内容
为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种低成本、免布线、免维护的高密度、全天候基于物联网的环境监控系统。
本发明所采用的技术方案为：一种基于物联网的环境监控系统，其特征在于：其包括电源供应模块、主控模块、无线通信模块、传感器模块以及中心监控模块，所述主控模块分别与电源供应模块、无线通信模块、传感器模块连接，所述中心监控模块与主控模块无线连接，所述主控模块包括主控核心处理器、存储器及接口，传感器模块包括传感器、信号调理器、放大器、单片机以及与主控模块连接的接口。
根据本发明的另外一个实施例，基于物联网的环境监控系统进一步包括所述电源供应模块包括主电池组以及备用电池组，主电池组采用市电电源供电，备用电池采用市电电源供电或太阳能供电。
根据本发明的另外一个实施例，基于物联网的环境监控系统进一步包括所述存储器包括动态存储器、电可接除非易失性存储器，所述接口包括USB接口、电源输入控制接口、传感器接口、数据通信接口、设备供电控制接口及GPS模块。
根据本发明的另外一个实施例，基于物联网的环境监控系统进一步包括述无线通信模块采用3G无线通讯。
根据本发明的另外一个实施例，基于物联网的环境监控系统进一步包括所述传感器模块采用噪音检测传感器模块。
本发明的有益效果是：
1、本系统无须铺设电源线、数据通信线等，体积小、功耗低，便于安装，便于维护，且设备成本、安装成本、维护成本等都大大低于类似设备；
2、本系统使用3G无线网络进行数据通信，能提供高速的数据交互，除了噪声参数外还可以提供音频、图像、视频的数据传输；
3、本系统提供了城域范围的大范围环境噪声监控，这些数据在监控中心统一处理、存储、统计，与GIS系统相结合，提供了直观的图形化的全城噪声实时监控。
附图说明
图1是本发明的优选实施例的框架示意图；
图2是本发明主控模块的框架示意图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明涉及一种基于物联网的环境监控系统，其特征在于：其包括电源供应模块、主控模块、无线通信模块、传感器模块以及中心监控模块，所述主控模块分别与电源供应模块、无线通信模块、传感器模块连接，所述中心监控模块与主控模块无线连接，所述主控模块包括主控核心处理器、存储器及接口，传感器模块包括传感器、信号调理器、放大器、单片机以及与主控模块连接的接口。
其中，所述电源供应模块包括主电池组以及备用电池组，主电池组采用市电电源供电，备用电池采用市电电源供电或太阳能供电。
一般由市电220V供电，当供电异常时，锂聚合物电池提供供电异常时系统供电，主要技术参数：输入：110V-280V50/60Hz100mA，输出：直流+3.3V2000mA、+9V200mA-9v200mA，纹波《20mv。
锂电池容量：3.6V2600MAH。
而当使用太阳电池板为锂电池模块供电时，由太阳能电池板采集太阳能，锂电池存储：
主要技术参数：单晶硅太阳能电池板：12V250mA面板尺寸180Mm*160mm，锂电池组：3.6V15600mAH，环境温度：-20℃～80℃，输出：直流3.3V1200MA，+9V100mA，-9v100mA。
当然也可以使用太阳能电池板为铅酸电池模块供电，由太阳能电池板采集太阳能，铅酸电池存储，主要技术参数：
单晶硅太阳能电池板：12V1000mA面板尺寸380Mm*280mm，铅酸电池组：12V20000mAH，环境温度，-20℃～80℃，输出：直流+3.3V2000MA，+9V200mA，-9v200mA。
如图2所示，所述存储器包括动态存储器(DRAM)、电可接除非易失性存储器(EEPROM)，所述接口包括USB接口、电源输入控制接口、传感器接口、数据通信接口、设备供电控制接口及GPS模块。DRAM、EEPROM、USB接口、电源输入控制接口、传感器接口、数据通信接口、设备供电控制接口及GPS模块分别与主控核心处理器连接。
其中，主控核心处理器：主控模块选用dsPIC33FJ128GP708单片机为核心，该器件主要参数：3.6V16位高性能16位数字信号控制器，工作于40兆主频，包含对DSP的强大支持。支持在线编程，纳瓦级超低功耗等，通过主控核心处理器完成噪声检测设备的核心处理流程。
动态存储器，动态存储器选用的IS42S16100C1芯片，该芯片为512K*16bit*2Bank同步动态存储器，工作电流＜170mA。该存储器作为主控核心处理器大数据运算时的数据缓存，该器件只在需要使用时才由主处理器控制供电。
电可接除非易失性存储器选用的24LC1025，该器件为I2C接口的1024KbitCMOSEEPROM(电可擦写只读存储器)读电流＜5mA写电流＜500uA待机电流＜500nA；该储存器存储系统设置参数、控制中心传达的控制命令、传感设备的校准参数、等待传输的参数等数据。
USB接口提供与普通计算机的接口服务，实现设备校准、控制参数输入等功能。
电源输入控制接口采集电源供应模块的相关参数，包括：电源储备状态、电池组温度等并根据这些参数及系统指令设置调整系统运行状态。
在线升级/自编程模块通过数据通信组件从控制中心下载至本地，结合本地运行状态的监测(包括电源储备情况、环境温度、近期是否运行故障等)由本模块对主控处理器进行自动升级。
传感器接口通过16位并行高速数据总线与传感器模块连接，获取传感器经过前期处理的数字信号。
数据通信接口连接3G无线数据通信模块，根据用户选用的3G运营网络的不同，可以连接3种不同的3G无线数据通信模块。
设备供电控制接口用于控制各相关外设，为了保证系统的极低功耗，主控处理器根据相关条件可以有选择的关闭和开启部分或全部外设的电源供应，这些外设包括：3G通信模块、动态储存器、USB接口、传感器模块等。
GPS模块(全球卫星定位系统)模块用于接收该设备安装位置的地理信息，同时该模块还提供了统一的系统时间。
所述传感器模块采用噪音检测传感器模块，当然为预留将来开发风力检测、温湿度检测、语音、图像等传感器，本模块设计为内部处理、统一接口的可替换模块化结构。
3G无线模块用于3G无线通讯，通过相关运营商的分组交换网接入互联网，通过互联网与中心控制系统进行数据通信，由于互联网的公网特性，本系统采用加密数据传输方式。数据加密的密钥可以由控制中心指令更换。
由于目前存在中国移动、中国电信、中国联通三家无线3G运营商，其网络技术、通信方式都不相同且互相不通用，所以本系统提供三种不同的3G模块供用户选择(中国电信使用的CDMA2000模块、中国移动使用的SCDMA模块、中国联通使用的WCDMA模块)。
这三种模块通过统一的方式与主控模块连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种基于物联网的环境监控系统，其特征在于:其包括电源供应模块、主控模块、无线通信模块、传感器模块以及中心监控模块，所述主控模块分别与电源供应模块、无线通信模块、传感器模块连接，所述中心监控模块与主控模块无线连接，所述主控模块包括主控核心处理器、存储器及接口，传感器模块包括传感器、信号调理器、放大器、单片机以及与主控模块连接的接口；所述电源供应模块包括主电池组以及备用电池组，主电池组采用市电电源供电，备用电池组采用市电电源供电或太阳能供电；
当使用太阳能电池板为锂电池供电时，由太阳能电池板采集太阳能，锂电池存储，主要技术参数包括：
单晶硅太阳能电池板的标称电压为12V，标称容量为250mA，面板尺寸为180Mm*160mm，锂电池组的标称电压为3.6V，标称容量为15600mAH，环境温度：-20℃~80℃，输出：直流电压为3.3V，直流电流为1200mA、直流电压为+9V，直流电流为100mA或者直流电压为-9V，直流电流为100mA；
当使用太阳能电池板为铅酸电池供电，由太阳能电池板采集太阳能，铅酸电池存储，主要技术参数包括：
单晶硅太阳能电池板的标称电压为12V，标称容量为1000mA，面板尺寸为380Mm*280mm，铅酸电池组的标称电压为12V，标称电流为20000mAH，环境温度为-20℃~80℃，输出：直流电压为+3.3V，直流电流为2000mA、直流电压为+9V，直流电流为200mA或者直流电压为-9V，直流电流为200mA；
其中，主控核心处理器选用dsPIC33FJ128GP708单片机为核心，该器件主要参数：最高工作电源电压为3.6V，数据总线宽度为16位的高性能数字信号控制器，工作于40兆主频，包含对DSP的强大支持；支持在线编程，纳瓦级超低功耗，通过主控核心处理器完成噪声检测设备的核心处理流程；
动态存储器，动态存储器选用的是S42S16100C1芯片，该芯片为512K*16bit*2Bank同步动态存储器，工作电流<170mA；该存储器作为主控核心处理器大数据运算时的数据缓存，该器件只在需要使用时才由主控核心处理器控制供电；
电可擦除非易失性存储器选用的24LC1025，该器件为I2C接口的1024Kbit电可擦写只读存储器CMOSEEPROM，读电流<5mA，写电流<500uA，待机电流<500nA。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监控系统，其特征在于:所述存储器包括动态存储器、电可擦除非易失性存储器，所述接口包括USB接口、电源输入控制接口、传感器接口、数据通信接口、设备供电控制接口及GPS模块。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监控系统，其特征在于:所述无线通信模块采用3G无线通讯。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监控系统，其特征在于:所述传感器模块采用噪音检测传感器模块。
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