CN212460355U - 一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，属于电子技术领域，包括若干个ZigBee检测控制装置、ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置、云端服务器和LED显示屏。ZigBee检测控制装置包括太阳能板、滤波整流电路、蓄电池、充放电控制电路、电量检测电路、ZigBee控制器、温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、噪音传感器和放大电路。设置在交通路口处，检测交通路口处的温湿度、光照强度、灰尘和噪音等环境情况，并把检测的数据经过四个取平均值进行再LED显示屏上显示，是的人们都能够了解道路的环境情况，比如灰尘较高时，人们可以根据检测数据旋转是否要带口罩，使得人们对上班路上的环境更加了解，为人们的出行带来方便，提高人们的生活水平。

Description

一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置。

背景技术

无线监测通过无线移动通信和互联网络的无缝对接，具有数据的实时采集、远程传输、异地存储和网络发布等功能，可方便实现对各种现场进行远程监控和管理，通过进行数据分析挖掘和专家知识经验的结合，可提供对有关对象的远程诊断与调控管理等功能。无线远程实时监控系统集成环境测试技术、现代传感技术、无线通信技术、计算机网络技术为一体，从结构组成上划分为三部分:终端采集发送模块，服务器端接收存储模块，基于Web的数据发布和分析模块。

由于现代化进程的加快，城市人口越来越多，城市环境变得越来越差，人们没能直接感知环境的具体信息，因此需要设一种无线环境监控装置，用于监控道路环境情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，解决现有城市道路环境没有得到监测，是的人们无法知道上下班的道路环境情况的技术问题。

一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，包括若干个ZigBee检测控制装置、ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置、云端服务器和LED显示屏，若干个ZigBee检测控制装置与ZigBee中继器装置无线连接，所述ZigBee中继器装置与4G数据发送控制装置连接，所述4G数据发送控制装置与云端服务器无线连接，所述LED显示屏与4G数据发送控制装置连接。所述无线环境监测装置设置在道路十字交通路口处，ZigBee检测控制装置设置在人行斑马线的人行红绿灯上，所述ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置和LED显示屏均是设置在的机动车红绿灯杆上，ZigBee检测控制装置包括太阳能板、滤波整流电路、蓄电池、充放电控制电路、电量检测电路、ZigBee控制器、温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、噪音传感器和放大电路，所述太阳能板经滤波整流电路与蓄电池连接，所述蓄电池经充放电控制电路与ZigBee控制器连接，所述电量检测电路的检测端与蓄电池连接，输出端与ZigBee控制器连接，所述ZigBee控制器与充放电控制电路控制连接，所述温湿度传感器、光照传感器和PM2.5传感器均与ZigBee控制器连接，所述噪音传感器经放大电路与ZigBee控制器连接。

所述电量检测电路包括二极管D1-D2、电阻R11-R13和电容C11，所述电阻R11的一端与二极管D1的输入端连接，所述电阻R12的一端与二极管D2的输入端连接，所述二极管D1和二极管D2的输出端均与电阻R13一端连接，所述电阻R13的另一端与电容C11一端连接，所述电容C11的另一端接地。

所述放大电路包括第一级放大电路、第二级放大电路和电源滤波电路，所述电源滤波电路设置在5V电源的输入端，所述第一级放大电路设置在信号输入端，所述第一级放大电路的输出端经第二级放大电路与ZigBee控制器连接。

所述电源滤波电路包括电容C1和电阻R6，5V电源经电阻R6和电容C1接地，所述第一级放大电路包括电阻R1-R5、电容C2和三极管VT1，所述电阻R1的一端与三极管VT1的b极、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电阻R6的一端与电容C1一端和电阻R6一端连接，所述电阻R6的另一端与电阻R2的另一端、电容C2的另一端和三极管VT1的c极连接，所述三极管VT1的e极经电阻R4和电阻R5接地，所述第二级放大电路包括电阻R7-R10、电容C3和三极管VT2，所述电阻R7的一端与5V电源连接，另一端经电阻R8、电阻R9与三极管VT2的c极连接，所述三极管VT2的b极与三极管VT1的c极连接，所述电容C3和电阻R10并联在三极管VT2的e极。

本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型通过设置在交通路口处，可以检测交通路口处的温湿度、光照强度、灰尘和噪音等环境情况，并把检测的数据经过四个取平均值进行再LED显示屏上显示，是的人们都能够了解道路的环境情况，比如灰尘较高时，人们可以根据检测数据旋转是否要带口罩，使得人们对上班路上的环境更加了解，为人们的出行带来方便，提高人们的生活水平。

附图说明

图1为本实用新型原理框图。

图2为本实用新型ZigBee检测控制装置结构框图。

图3为本实用新型4G数据发送控制装置端结构框图。

图4为本实用新型ZigBee控制器原理图。

图5为本实用新型电量检测电路原理图。

图6为本实用新型放大电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，如图1所示，包括若干个ZigBee检测控制装置、ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置、云端服务器和LED显示屏，若干个ZigBee检测控制装置与ZigBee中继器装置无线连接，所述ZigBee中继器装置与4G数据发送控制装置连接，所述4G数据发送控制装置与云端服务器无线连接，所述LED显示屏与4G数据发送控制装置连接。ZigBee检测控制装置一般是设置4个，设置在十字路口的的四个方向的人行走停留处的人行走红绿灯杆的顶端，使用金属外部包住，天线伸出金属壳外，然后设置太阳能板在顶端，可以防水，有可以达到节省电能的优点。云端服务器为现有的云端服务器，相隔固定时间后把环境数据上传一次，一个钟上传一次，把检测的数据上传到云端服务器。LED显示屏悬挂在横跨道路的红绿灯杆上。无线环境监测装置设置在道路十字交通路口处，ZigBee检测控制装置设置在人行斑马线的人行红绿灯上，所述ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置和LED显示屏均是设置在的机动车红绿灯杆上。ZigBee中继器装置和4G数据发送控制装置通过串口连接。ZigBee检测控制装置每个十分钟给ZigBee中继器装置发动一次数据，然后由和LED显示屏进行显示。4G数据发送控制装置使用USR-G402tf模块，LED显示屏为2米*1米大小的显示屏。LED显示屏的供电有市电直接供电的。4G数据发送控制装置上还设置有太阳能板、滤波整流电路、蓄电池、充放电控制电路和电量检测电路，改部分的结构与ZigBee检测控制装置的相同，主要是用于把太阳能转为电能使用，同时经过电压的转变，适合4G数据发送控制装置的5V电压使用。如图4所示，所述ZigBee控制器使用CC2530无线收发模块。

如图2所示，ZigBee检测控制装置包括太阳能板、滤波整流电路、蓄电池、充放电控制电路、电量检测电路、ZigBee控制器、温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、噪音传感器和放大电路。所述太阳能板经滤波整流电路与蓄电池连接，所述蓄电池经充放电控制电路与ZigBee控制器连接，所述电量检测电路的检测端与蓄电池连接，输出端与ZigBee控制器连接，所述ZigBee控制器与充放电控制电路控制连接，所述温湿度传感器、光照传感器和PM2.5传感器均与ZigBee控制器连接，所述噪音传感器经放大电路与ZigBee控制器连接。温湿度传感器使用dht11的温湿度传感器，光照传感器使用HA2003的光照传感器，采用先进光电转换模块，将光照强度值转化为电压值，再经调理电路将此电压值转换为0～2V或4～20mA。高精度的光照强度测量体积小巧，IP65防护等级设计传感器结实、耐腐蚀响应速度快，<1秒可选用电压或电流输出，电流输出在长缆线传输的时候没有信号衰减。

噪音传感器经过放大电路放大后，使得检测的数据更加的准确。太阳能板将太阳能转为电能经滤波整流电路进行滤波整流后传给蓄电池进行存储。滤波整流电路使用现有的滤波整流电路，整流为整流桥，滤波为一阶无源滤波电路，蓄电池为铝电池。充放电控制电路为现有的充放电电路，包括220V转12V充电电路和12V转5或者3.3V的放电电路。噪音传感器13使用型号为CRY2120的实时噪音传感器。

如图5所示，所述电量检测电路包括二极管D1-D2、电阻R11-R13和电容C11，所述电阻R11的一端与二极管D1的输入端连接，所述电阻R12的一端与二极管D2的输入端连接，所述二极管D1和二极管D2的输出端均与电阻R13一端连接，所述电阻R13的另一端与电容C11一端连接，所述电容C11的另一端接地。其中电压Vi和Vb分别是锂电池电压和基准比较电压，用来比较和计算锂电池电压大小，I/O-VL和I/O-VB这两个I/O是用来有效或失效输入电压，例如，当I/O-VL做为输出，且输出零时，锂电池电压不会向电容充电，从而可以使基准电压不受干扰的充到电容上，电阻R3和电容C1组成RC电路，其作用就是使充电的电压有一个上升的时间，利于检测。当检测锂电池电压时，I/O-VL引脚设置为输入模式，使I/O-VL引脚为高阻状态，阻止锂电池电流流入I/O口，使其向电容C1充电，同时引脚I/O-VB设置为输出模式，并输出零，短接基准电压电源，保证锂电池电压在充电时，不受基准电压干扰。

如图6所示，所述放大电路包括第一级放大电路、第二级放大电路和电源滤波电路，所述电源滤波电路设置在5V电源的输入端，所述第一级放大电路设置在信号输入端，所述第一级放大电路的输出端经第二级放大电路与ZigBee控制器连接。

所述电源滤波电路包括电容C1和电阻R6，5V电源经电阻R6和电容C1接地，所述第一级放大电路包括电阻R1-R5、电容C2和三极管VT1，所述电阻R1的一端与三极管VT1的b极、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电阻R6的一端与电容C1一端和电阻R6一端连接，所述电阻R6的另一端与电阻R2的另一端、电容C2的另一端和三极管VT1的c极连接，所述三极管VT1的e极经电阻R4和电阻R5接地，所述第二级放大电路包括电阻R7-R10、电容C3和三极管VT2，所述电阻R7的一端与5V电源连接，另一端经电阻R8、电阻R9与三极管VT2的c极连接，所述三极管VT2的b极与三极管VT1的c极连接，所述电容C3和电阻R10并联在三极管VT2的e极。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，包括若干个ZigBee检测控制装置、ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置、云端服务器和LED显示屏，若干个ZigBee检测控制装置与ZigBee中继器装置无线连接，所述ZigBee中继器装置与4G数据发送控制装置连接，所述4G数据发送控制装置与云端服务器无线连接，所述LED显示屏与4G数据发送控制装置连接，其特征在于：所述无线环境监测装置设置在道路十字交通路口处，ZigBee检测控制装置设置在人行斑马线的人行红绿灯上，所述ZigBee中继器装置、4G数据发送控制装置和LED显示屏均是设置在的机动车红绿灯杆上，ZigBee检测控制装置包括太阳能板、滤波整流电路、蓄电池、充放电控制电路、电量检测电路、ZigBee控制器、温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、噪音传感器和放大电路，所述太阳能板经滤波整流电路与蓄电池连接，所述蓄电池经充放电控制电路与ZigBee控制器连接，所述电量检测电路的检测端与蓄电池连接，输出端与ZigBee控制器连接，所述ZigBee控制器与充放电控制电路控制连接，所述温湿度传感器、光照传感器和PM2.5传感器均与ZigBee控制器连接，所述噪音传感器经放大电路与ZigBee控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，其特征在于：所述电量检测电路包括二极管D1-D2、电阻R11-R13和电容C11，所述电阻R11的一端与二极管D1的输入端连接，所述电阻R12的一端与二极管D2的输入端连接，所述二极管D1和二极管D2的输出端均与电阻R13一端连接，所述电阻R13的另一端与电容C11一端连接，所述电容C11的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，其特征在于：所述放大电路包括第一级放大电路、第二级放大电路和电源滤波电路，所述电源滤波电路设置在5V电源的输入端，所述第一级放大电路设置在信号输入端，所述第一级放大电路的输出端经第二级放大电路与ZigBee控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，其特征在于：所第一级放大电路、第二级放大电路均是共射放大电路，用于两级电压放大，把采集的信号进行两级放大。

5.根据权利要求4所述的一种基于嵌入式系统控制的无线环境监测装置，其特征在于：所述电源滤波电路包括电容C1和电阻R6，5V电源经电阻R6和电容C1接地，所述第一级放大电路包括电阻R1-R5、电容C2和三极管VT1，所述电阻R1的一端与三极管VT1的b极、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电阻R6的一端与电容C1一端和电阻R6一端连接，所述电阻R6的另一端与电阻R2的另一端、电容C2的另一端和三极管VT1的c极连接，所述三极管VT1的e极经电阻R4和电阻R5接地，所述第二级放大电路包括电阻R7-R10、电容C3和三极管VT2，所述电阻R7的一端与5V电源连接，另一端经电阻R8、电阻R9与三极管VT2的c极连接，所述三极管VT2的b极与三极管VT1的c极连接，所述电容C3和电阻R10并联在三极管VT2的e极。

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