CN202188865U - 基于gsm的环境温度和湿度参数远程无线监测系统 - Google Patents

基于gsm的环境温度和湿度参数远程无线监测系统 Download PDF

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修建新
张磊
范晓敏
王雪茹
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基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,涉及一种环境温度和湿度参数远程无线监测系统。它解决了现有的温/湿度监测系统的测量精度低,以及无法实现远程无线监测的问题。它的温度及湿度探测器的温度参数及湿度参数输出端与数据采集模块的温度参数及湿度参数输入端连接;数据采集模块的温度参数及湿度参数输出端与GSM无线发射模块的温度参数及湿度参数输入端连接;GSM无线发射模块与GSM无线接收模块通过GSM网络进行无线通信;GSM无线接收模块的温度参数及湿度参数输出端与上位计算机的温度参数及湿度参数输入端连接。本实用新型适用于环境温度和湿度参数远程无线监测。

Description

基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统
技术领域
本实用新型涉及一种环境温度和湿度参数远程无线监测系统。
背景技术
随着现代工业化进程的发展,传感器技术作为信息技术的重要组成部分,在生产生活中发挥着重要的作用。传感器技术作为取得环境信息的一项高新技术而广泛的发展起来,其应用水平直接影响着电子技术和自动化技术的发展。从20世纪80年代,日本、美国等国家就把传感器技术列为高新技术的首位,并向工业控制和国防技术等领域延伸。我国从20世纪80年代以来也把传感器技术列为国家高新技术发展的重点。
1、温度传感器的发展概况
随着光学技术在传感器领域的应用,出现了开关式温度测量器、辐射式温度测量器等温度测量器,使得温度的测量精度和测温范围都有了较大的提高,其中应用激光技术测温打破了传统的近距离测温,可以针对远程的温度测量和特殊环境下的温度测量。应用氦氖激光源作为反射计,温度传感器的测量精度可以达到1%,而在激光干涉以及激光的散射原理基础上制作的温度测量器可以测量高达+3000℃的高温,可以专门用于核工业的研究和温度监测上。
随着电子技术和自动化技术的发展,研制开发出了数字式集成温度传感器。这种传感器是将温度传感器和数字电路集成在一起,内部包含了温度传感器、A/D转换电路、信号处理器和接口电路等,有的还和单片机的中央处理器、随机存取存储器和只读存储器集成在一起,成功的实现了温度传感器的数字化结构。数字式温度传感器的采集精度高、测试的可靠性高、有很强的抗干扰能力,这些都是模拟式温度传感器而不能达到的,由于引入了数字式的温度反馈,有效地改善了比较器的失调和零点漂移对温度精度的影响。
目前,数字式温度传感器已经结合了总线技术,使得通信方式更加的标准化、规范化,温度传感器可以通过单线总线、I2C总线和SPI总线等接口和主机进行通信,这种数字化、集成化的传感器将是温度传感器的一个新的发展方向。
2、湿度传感器的发展概况
随着科学水平的发展,国内外在湿度传感器开发领域取得了飞速的发展。湿度传感器正从最初简单的湿敏元件向集成化、智能化的方向发展。国际上湿度研究水平较高的有芬兰、比利时、日本、美国、爱尔兰等国家,其中芬兰的VAISALA公司、比利时的PHILIPS公司和美国的霍尼韦尔公司在湿度测量行业内都拥有较高的研究水平。国内的研究水平也较高,具有较为完善的研发体系、鉴定系统和工业标准,一些技术已处于国际领先地位。我国的八五、九五规划发展期间分别把湿度传感器技术作为专项研究发展计划,以武汉仪器仪表研究所、国家计量研究院为代表的科研机构都具有先进的科研条件和研究水平,全国各大院校也都有相关的传感器实验室进行湿度测量方向研究和工艺技术的开发。
我国的湿度测量技术研究已经达到了国际的先进水平,但湿度传感器的生产应用和工业控制都与国际的先进水平存在着很大的差距。工艺技术的落后使得湿度传感器的稳定性较差,直接影响了湿度传感器的市场应用。近几年来,国内的湿度传感器已向传感器小型化、集成化和系统化的方向发展,纳米级材料的研究将成为湿度传感器新的发展方向。随着市场需求的不断加大,在国家对高新技术发展的大力支持下,温湿度传感器测量系统将具有更大的发展潜力。
3、无线移动通信的发展概况
随着移动通信技术的发展,温湿度环境监测技术也得到了较为快速的发展。移动通信已经从第一代FDMA(Frequency Division Multiple Access)频分多址方式的模拟体制发展到第二代TDMA(Time Division Multiple Access)时分多址方式,正向第三代CDMA(CodeDivision Multiple Access)码分多址方式的数字体制迈进。
第三代移动通信系统是在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主的通信系统,CDMA系统具有系统用户容量大、通信话音质量好、抗多径衰弱能力强等特点,并能同时提供语音数据综合业务和移动多媒体业务的移动通信系统,完全彻底的解决了第一代移动通信的频谱利用率低和第二代移动通信的系统容量有限的缺点,是目前发展潜力和发展空间最大同时也是最为先进的移动通信系统。
4、温湿度监测系统现状
温度和湿度在人们日常生活中扮演着重要的角色。随着工农业生产的发展,对温湿度环境的要求越来越高,使得温湿度的测量与控制应用更加广泛。温湿度环境与农业生产、工业生产等领域息息相关,其中工程建筑研究、温室种植、宾馆、粮食存储、机器制造等相关的领域对环境中的温度和湿度都有着较高的要求。伴随着移动通信技术的高速发展,使得无线通信技术被广泛的应用在各个领域中,为环境的远程无线监测提供了技术支持和更大的应用空间。因此,研究和开发高精度、高稳定性的具有无线功能的温湿度环境参数的监测系统就成为了环境监测领域的一个新的发展方向。
传统的温湿度监控系统,湿度常常受温度影响而导致测量误差大、校准和标定复杂、互换性和长期稳定性差等缺点,还有就是随着网络的普及传统的温湿度监测系统已经不能满足人们监控系统无线传输和网络化的要求。所以,非常有必要开发一套专用的温湿度环境监测,能够实现温湿度环境参数的自动采集、无线数据传输和数据分析及处理等功能。
实用新型内容
本实用新型是为了解决现有的温/湿度监测系统的测量精度低,以及无法实现远程无线监测的问题,从而提供一种基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统。
基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,它包括温度及湿度探测器、数据采集模块、GSM无线发射模块、GSM无线接收模块和上位计算机,所述温度及湿度探测器用于探测待测环境的温度参数及湿度参数;所述温度及湿度探测器的温度参数及湿度参数输出端与数据采集模块的温度参数及湿度参数输入端连接;所述数据采集模块的温度参数及湿度参数输出端与GSM无线发射模块的温度参数及湿度参数输入端连接;GSM无线发射模块与GSM无线接收模块通过GSM网络进行无线通信;所述GSM无线接收模块的温度参数及湿度参数输出端与上位计算机的温度参数及湿度参数输入端连接。
有益效果:本实用新型通过GSM网络无线监测待测环境的温度和湿度,智能化程度高,能够实现温度和湿度的远程无线监测,测量精度高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;图2是本发明具体实施方式五的结构示意图;图3是具体实施方式五中的时钟电路的电路连接示意图;图4是具体实施方式五中的复位电路的电路连接示意图;图5是具体实施方式三中的液晶显示器接口电路的电路连接示意图;图6是具体实施方式四中的串口电路的电路连接示意图;图7是本实用新型的数据采集流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式,基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,它包括温度及湿度探测器1、数据采集模块2、GSM无线发射模块3、GSM无线接收模块4和上位计算机5,所述温度及湿度探测器1用于探测待测环境的温度参数及湿度参数;所述温度及湿度探测器1的温度参数及湿度参数输出端与数据采集模块2的温度参数及湿度参数输入端连接;所述数据采集模块2的温度参数及湿度参数输出端与GSM无线发射模块3的温度参数及湿度参数输入端连接;GSM无线发射模块3与GSM无线接收模块4通过GSM网络进行无线通信;所述GSM无线接收模块4的温度参数及湿度参数输出端与上位计算机5的温度参数及湿度参数输入端连接。
本实施方式中温度及湿度探测器部分主要包括温度探测器电路和湿度探测器电路,进行温湿度环境参数的探测;数据采集模块2主要实现对温湿度传感器数据的采集;无线传输部分主要包括GSM无线发射模块、无线接收模块以及TC35i外围电路。应用GSM无线模块TC35i进行无线传输,数据采集模块发送AT指令控制TC35i模块,实现数据的无线传输和控制;上位机数据管理软件:主要包括上位机对温湿度探测器数据采集的控制;接收实时采集数据,分析数值曲线,管理数据;应用GSM的短消息模式发送数据到上位机监测中心。
本实用新型针对环境中的温湿度参数变化进行监测,提出了对温湿度环境参数进行自动采集,解决了人工监测所带来的不必要手续、采集误差大、实时性差等问题,通过GSM无线通信模块的无线传输,摆脱了传统有线传输方式的限制,实现了对温湿度环境参数的远程无线实时监测。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统的区别在于,数据采集模块2包括单片机21和电平转换电路22,所述单片机21的温度参数及湿度参数输入端是数据采集模块2的温度参数及湿度参数输入端;电平转换电路22的温度参数及湿度参数输入端与单片机21的温度参数及湿度参数输出端连接,电平转换电路22的温度参数及湿度参数输出端是数据采集模块2的温度参数及湿度参数输出端。
本实施方式中的数据采集单元,以MSP430单片机作为系统的微控制器,通过A/D转换,把模拟电量信号转换成相应的数字信号,以便于单片机进行数据采集;再通过电平转换电路,把单片机电平转换成为计算机能够接收的电平。
具体实施方式三、结合图5说明本具体实施方式,本具体实施方式与具体实施方式二所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统的区别在于,数据采集模块2还包括液晶显示器接口电路23,所述液晶显示器接口电路23的显示信号输入端与单片机21的显示信号输出端连接。
本实施方式可以在液晶显示器接口电口23上连接液晶显示器,用于显示待测环境的温度和湿度参数。
具体实施方式四、结合图6说明本具体实施方式,本具体实施方式与具体实施方式二或三所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统的区别在于,数据采集模块2还包括串口电路24,所述串口电路24的串口信号输入或输出端与单片机21的串口信号输出或输入端连接。
具体实施方式五、结合图3和图4说明本具体实施方式,本具体实施方式与具体实施方式四所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统的区别在于,数据采集模块2还包括复位电路25和时钟电路26,所述复位电路25的复位信号输出端与单片机21的复位信号输入端连接;时钟电路26的时钟信号输出端与单片机21的时钟信号输入端连接。
工作原理:本实用新型对环境中的温湿度参数进行探测和采集,并通过GSM无线模块进行无线传输,达到了远程无线监测的目的,远程监测端采用数据管理软件用于接收和处理温湿度数据。系统整体结构采用模块式分块设计,系统各部分能够独立运行,出现问题便于检测,提高了整个系统的可靠性。
本实施方式中的传感器探测器单元,是根据温度传感器和湿度传感器的工作原理和性能而设计成相应的探测器,把随环境变化而变化的电阻参量和电容参量转换成线性输出的电压参量。应用铂电阻和湿敏电容元件实现了对环境温湿度的测量,达到了温湿度探测器的设计要求。
本实施方式中的无线传输部分,应用MSP430单片机控制GSM无线模块TC35i,将采集到的数据发送出去,在远程接收端,将无线模块TC35i与计算机相连接,接收所采集到的温湿度数据。
本实施方式中的数据管理软件单元,主要是应用了串口通信控件MSComm和图形控件Teechart,实现上位机对温湿度探测器数据采集的控制;接收实时采集数据,分析数值曲线,管理数据;应用GSM的短消息模式发送数据到上位机监测中心。

Claims (5)

1.基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,其特征是:它包括温度及湿度探测器(1)、数据采集模块(2)、GSM无线发射模块(3)、GSM无线接收模块(4)和上位计算机(5),所述温度及湿度探测器(1)用于探测待测环境的温度参数及湿度参数;所述温度及湿度探测器(1)的温度参数及湿度参数输出端与数据采集模块(2)的温度参数及湿度参数输入端连接;所述数据采集模块(2)的温度参数及湿度参数输出端与GSM无线发射模块(3)的温度参数及湿度参数输入端连接;GSM无线发射模块(3)与GSM无线接收模块(4)通过GSM网络进行无线通信;所述GSM无线接收模块(4)的温度参数及湿度参数输出端与上位计算机(5)的温度参数及湿度参数输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,其特征在于数据采集模块(2)包括单片机(21)和电平转换电路(22),所述单片机(21)的温度参数及湿度参数输入端是数据采集模块(2)的温度参数及湿度参数输入端;电平转换电路(22)的温度参数及湿度参数输入端与单片机(21)的温度参数及湿度参数输出端连接,电平转换电路(22)的温度参数及湿度参数输出端是数据采集模块(2)的温度参数及湿度参数输出端。
3.根据权利要求2所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,其特征在于数据采集模块(2)还包括液晶显示器接口电路(23),所述液晶显示器接口电路(23)的显示信号输入端与单片机(21)的显示信号输出端连接。
4.根据权利要求2或3所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,其特征在于数据采集模块(2)还包括串口电路(24),所述串口电路(24)的串口信号输入或输出端与单片机(21)的串口信号输出或输入端连接。
5.根据权利要求4所述的基于GSM的环境温度和湿度参数远程无线监测系统,其特征在于数据采集模块(2)还包括复位电路(25)和时钟电路(26),所述复位电路(25)的复位信号输出端与单片机(21)的复位信号输入端连接;时钟电路(26)的时钟信号输出端与单片机(21)的时钟信号输入端连接。
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