CN205450680U - 一种基于arm9的沼气监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：包含采集单元、数字传感器阵列、模拟传感器阵列、主控单元、电源模块、CF卡、SD卡、数据服务器、用户远程监控端。采用主控芯片ARM9对数据进行处理、控制和存储经GPRS与远程数据中心进行交互，从而实现对测量要素的实时监测，便于监控人员及时地解沼气池运行状态，发现问题，解决问题，提高沼气池的运行效率和安全性能。把数据采集和数据处理分开设计，通过时钟单元和复位单元合理安排任务之间的切换，以此来达到嵌入式系统低功耗的合理设计，延长蓄电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种沼气监测系统，特别是一种基于ARM9的沼气监测系统。
背景技术
中国能源消费总量从1980年的6.02亿吨标准煤增长到2014年的42.6亿吨标准煤，能源短缺及环境污染等问题日益凸显，能源需求的急剧增加以及生态环境的日益恶化促使国家大力发展沼气事业。沼气分析主要是测量CH4，O2、H2S和CO2的浓度以及温度和PH值。由于甲烷与空气混合会有爆炸的风险，因此在进行气体分析时，需要进行设备的防爆处理，建立沼气池信息在线实时监测系统。
传统沼气池采用集中式结构，主要由传感器、采集器、通讯接口、系统电源等部分组成，尤其，数据采集器作为沼气池的核心部分，必须与具体的传感器匹配，接口也不够丰富。无线传输方式中，采用通信量小，经济廉价的GSM短消息方式，从而无法达到对测量要素的实时监测。在系统运行过程中，采集器时时都在工作，加大了沼气池的功耗，从而减短了蓄电池的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实时监测、功耗低的基于ARM9的沼气监测系统。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：包含采集单元、数字传感器阵列、模拟传感器阵列、主控单元、电源模块、CF卡、SD卡、数据服务器、用户远程监控端，所述采集单元用于沼气池各成分实时数据检测和暂存，数字传感器阵列和模拟传感器阵列与采集单元连接用于采集沼气池内各成分的实时数据，主控单元与采集单元连接用于处理来自数据检测模块的数据，CF卡和SD卡与主控单元连接用于存储主控单元处理好的数据，电源模块与主控单元和采集单元连接进行供电，数据服务器与主控单元之间通过GPRS通信连接用于接收数据和存储数据，用户远程监控端与数据服务器连接用于接收并显示来自信息数据中心的指令了解沼气池运行状态，采集单元和主控单元分别设置有时钟模块和复位模块，用于控制采集单元和主控单元交替工作。
进一步地，所述采集单元采用MSP430单片机。
进一步地，所述数字传感器阵列和模拟传感器阵列包含温度传感器、CH4传感器、H2S传感器、O2传感器、CO2传感器和PH值传感器。
进一步地，所述温度传感器采用PT100、4线制测温，输出信号为电压信号，其他传感器的输出信号均为电流信号。
进一步地，所述主控单元采用型号为AT91RM9200的ARM9芯片。
进一步地，所述用户远程监控端为个人计算机或者智能手机。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：采用主控芯片ARM9对数据进行处理、控制和存储经GPRS与远程数据中心进行交互，从而实现对测量要素的实时监测，便于监控人员及时地解沼气池运行状态，发现问题，解决问题，提高沼气池的运行效率和安全性能。把数据采集和数据处理分开设计，通过时钟单元和复位单元合理安排任务之间的切换，以此来达到嵌入式系统低功耗的合理设计，延长蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的一种基于ARM9的沼气监测系统的模块连接图。
图2是本实用新型的一种基于ARM9的沼气监测系统的采集单元连接图。
图3是本实用新型的一种基于ARM9的沼气监测系统的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
如图所示，本实用新型的一种基于ARM9的沼气监测系统，包含采集单元、数字传感器阵列、模拟传感器阵列、主控单元、电源模块、CF卡、SD卡、数据服务器、用户远程监控端，所述采集单元用于沼气池各成分实时数据检测和暂存，数字传感器阵列和模拟传感器阵列与采集单元连接用于采集沼气池内各成分的实时数据，主控单元与采集单元连接用于处理来自数据检测模块的数据，CF卡和SD卡与主控单元连接用于存储主控单元处理好的数据，电源模块与主控单元和采集单元连接进行供电，数据服务器与主控单元之间通过GPRS通信连接用于接收数据和存储数据，用户远程监控端与数据服务器连接用于接收并显示来自信息数据中心的指令了解沼气池运行状态，采集单元和主控单元分别设置有时钟模块和复位模块，用于控制采集单元和主控单元交替工作。时钟模块能够为像主控芯片及其它模块提供工作所需时钟，使整个系统在统一时钟下有条不紊的工作，并且提供定时功能。
采用GPRS通信来实现与数据信息中心之间的无线通信，GPRS通信具有网络组建灵活方便，支持数据透明传输按流量计费等特点，非常适用于沼气池数据远程、实时传输。WG-8010GPRSDTU内置TCP/IP协议栈，提供标准RS232数据接口，传输速率约为40～100Kbit/s(与测量点的网络情况有关)。插上SIM卡，通过PC机将服务器的IP地址和端口号对GPRSDTU初始化配置，用户设备就可以与服务器端通过GPRS无线网络和Internet网络建立连接，实现数据的透明传输。
数据服务器是从Internet获得数据并解析协议包,然后按照一定规则把有效数据写入数据库。数据存储单元是管理有效数据、用户信息和为查询用户提供实时数据和历史数据。
采集单元采用MSP430单片机。数字传感器阵列和模拟传感器阵列包含温度传感器、CH4传感器、H2S传感器、O2传感器、CO2传感器和PH值传感器。温度传感器采用PT100、4线制测温，输出信号为电压信号，其他传感器的输出信号均为电流信号。各传感器对沼气池中各成分实时检测得到的模拟数据，经MSP430单片机内部12位的A/D转换器转换后的到的数字数据，存到MSP430内部的FLASH中，待一定时间后（比如一分钟），MSP430把这一时间段的数据通过SPI发送给主控制器。
主控单元采用型号为AT91RM9200的ARM9芯片处理来自数据检测模块的数据，并进行数据质量的控制、存储数据，然后将处理好的数据打包后通过GPRS发送至数据信息中心，与远程数据中心进行交互。
用户远程监控端为个人计算机或者智能手机。使用Android智能手机作为系统指令接收终端，接收并显示来自信息数据中心的指令，及时便捷地了解沼气池运行状态，发现问题，解决问题，提高沼气池的运行效率。
本实用新型采用把数据采集和数据处理分开及优化设计，以此来降低功耗，延长蓄电池的使用寿命，通过GPRS无线网络传输，实现用户对沼气池各要素的实时监控。主要过程为：通过不同的传感器对沼气池中的CH4，O2、H2S和CO2的浓度以及温度和PH值进行采集，每一分钟采集完成后，MSP430将采集得到的数据打包存入内部FLASH中，然后继续采集。与此同时主控制单元ARM9每分钟就会与MSP430通讯一次，发送命令获取MSP430存储的分钟数据，开始处理数据，进行数据质量的控制、存储数据，然后将处理好的数据打包后通过GPRS发送至数据服务器管理中心，整个任务完成后再次进入休眠状态，除非人为操作将其唤醒。数据服务器以VisualStudio2008为平台，通过Winform控件从网络上获取沼气池发回的数据信息,解析传输协议包后将数据帧还原,然后放入相应的接收子程序,最后将数据显示出来，并存入SQLServer数据库。以使用Android智能手机作为系统指令接收终端的手机用户可以通过手机，接收并显示来自信息数据中心的指令，及时便捷地了解沼气池运行状态，发现问题，解决问题，提高沼气池的运行效率。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：包含采集单元、数字传感器阵列、模拟传感器阵列、主控单元、电源模块、CF卡、SD卡、数据服务器、用户远程监控端，所述采集单元用于沼气池各成分实时数据检测和暂存，数字传感器阵列和模拟传感器阵列与采集单元连接用于采集沼气池内各成分的实时数据，主控单元与采集单元连接用于处理来自数据检测模块的数据，CF卡和SD卡与主控单元连接用于存储主控单元处理好的数据，电源模块与主控单元和采集单元连接进行供电，数据服务器与主控单元之间通过GPRS通信连接用于接收数据和存储数据，用户远程监控端与数据服务器连接用于接收并显示来自信息数据中心的指令了解沼气池运行状态，采集单元和主控单元分别设置有时钟模块和复位模块，用于控制采集单元和主控单元交替工作。
2.按照权利要求1所述的一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：所述采集单元采用MSP430单片机。
3.按照权利要求1所述的一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：所述数字传感器阵列和模拟传感器阵列包含温度传感器、CH4传感器、H2S传感器、O2传感器、CO2传感器和PH值传感器。
4.按照权利要求3所述的一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：所述温度传感器采用PT100、4线制测温，输出信号为电压信号，其他传感器的输出信号均为电流信号。
5.按照权利要求1所述的一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：所述主控单元采用型号为AT91RM9200的ARM9芯片。
6.按照权利要求1所述的一种基于ARM9的沼气监测系统，其特征在于：所述用户远程监控端为个人计算机或者智能手机。
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| CN201620196331.1U CN205450680U (zh) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | 一种基于arm9的沼气监测系统 |
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Publications (1)
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| CN205450680U true CN205450680U (zh) | 2016-08-10 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106841308A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-06-13 | 浙江工商大学 | 一种便携式智能电子鼻系统及气味识别方法 |
| CN107071022A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-08-18 | 南京林业大学 | 沼气实时监测系统 |
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2016
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