专利名称：基于gprs技术的空气质量监测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线通信和嵌入式系统技术领域，具体涉及一种基于GPRS技术的空气质量监测设备。
背景技术：
环境与发展是当今国际社会普遍关注的重大问题。研究与开发空气质量监测设 备，可以了解和评价空气质量状况，更好地保护环境。目前，全国各地陆续建立了现代化的空气质量监测站，对环境保护起了巨大的推 动作用。但也面临着如下问题1)监测站点仪器类型多样，数据采集设备繁多，不具有通用 性，且相互间兼容性差，没有规范的通信协议；2)现场监测数据通常以有线方式传至监测 中心，通信方式落后，监测网络管理水平低下。随着计算机、网络、无线通信等技术的发展，建设网络化、智能化的新一代空气质 量实时监测设备成为可能。GPRS传输技术是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，该 技术利用GSM网络中未使用的TDMA信道，以封包(Packet)的形式，提供中速的远距离数据 传输。GPRS传输技术可广泛应用于工业监控、环境监测、交通管理等领域。GPRS传输技术 相对于其它的数据传输方式而言，具有成本低、数据传输量大、可靠性高、永远在线的优势。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于GPRS技术的空气质 量监测设备。本实用新型的具体方案为基于GPRS技术的空气质量监测设备包括空气质量监测节点和监测中心。该种设 计方式可适用于监测区域中监测点不多的场合。多个空气质量监测节点与监测中心通过无线网络信号连接；所述的空气质量监测节点包括电源管理模块、空气质量参数采集模块、微处理器 模块和GPRS传输模块。所述的电源管理模块包括电压为12V的YSD-12450锂电池、以LM2596-3. 3为核心 的电压转换电路和以LM2596-12为核心的电压转换电路，锂电池为3. 3V电压转换电路和 12V电压转换电路提供电源；3. 3V电压转换电路分别为微处理器模块、GPRS传输模块供电； 12V电压转换电路为空气质量参数采集模块供电；3. 3V电压转换电路和12V电压转换电路 均采用成熟产品。所述的空气质量参数采集模块包括温湿度变送器、气压变送器、二氧化硫变送器、 一氧化氮变送器、二氧化氮变送器和I/V转换电路；温湿度变送器信号输出端与I/V转换电路的第一通道连接，气压变送器信号输出 端与I/V转换电路的第二通道连接，二氧化硫变送器信号输出端与I/V转换电路的第三通道连接，一氧化氮变送器信号输出端与Ι/ν转换电路的第四通道连接，二氧化氮变送器信 号输出端与I/V转换电路的第五通道连接； 所述的微处理器模块的通用同步/异步串行接收/发送器 (UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter, USART)与 GPRS 传输模块 连接；微处理器模块的控制端与12V电压转换电路连接，微处理器模块的电源端与3. 3V电 压转换电路连接，微处理器模块的A/D转换器与I/V转换电路连接；所述的GPRS传输模块与微处理器模块的USART串口连接，并将空气质量参数远传 至远程监测中心。GPRS传输模块的电源端与3. 3V电压转换电路连接。所述的监测中心包括监测软件和数据库。监测软件提供完整的监测界面，实现历 史数据查询、实时数据显示、数据分析、报警状态查询等功能。监测中心负责监测整个空气 环境状况的变化，实现对现场的有效监测和管理。基于GPRS技术的空气质量监测设备通过GPRS网络与远程监测中心实现数据交 换，每个数据监测节点采集到的空气质量参数能够实时传输到远程监测中心。同时，远程监 测中心接收实时空气质量参数，提供用户人性化的监控界面，并拥有强大的数据管理和分 析功能。本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果1、本实用新型可同时采集多种空气质量参数，数据采集覆盖范围广。可实时采集、 传输多种空气质量参数(包括温度、湿度、气压、二氧化硫、氮氧化物含量等)，监测节点部 署方便，不受地理环境的约束，可以监测大范围区域的空气质量变化情况。2、数据通信能力强、网络覆盖范围广。应用高效的GPRS传输技术，使得系统的通 信具有传输速率快、通信质量高、功耗低、成本低、网络容量大等特点，实现了空气质量监测 系统中空气质量参数实时传输的需要。3、系统各个设备环境适应性强。监测节点各部件均采用符合工业级标准的器件， 在野外恶劣的环境条件下具有较强的适应能力。4、将长期的环境参数存储至监测中心数据库，方便用户监测与分析。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型中空气质量监测节点结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步描述。如图1所示，本实用新型架构可分为两个层次系统区域内数据监测节点1、远程 监测中心2。远程监测中心2接收监测节点1上传的各种信息，分析处理相关数据，并根据 监测需要直接发送控制指令至监测节点1，以达到远程控制的目的。如图2所示，本实用新型中空气质量监测节点包括电源管理模块1-1、空气质量参 数采集模块1-2、微处理器模块1-3以及GPRS传输模块1-4四部分。各模块中均采用现有 成熟技术。电源管理模块1-1包括电压为12V的YSD-12450锂电池，作为电源1_1_1，标称容量为4. 5Ah ；以LM2596-12为核心的电压转换电路模块1_1_2，为空气质量参数采集模块 1-2中的温湿度变送器1-2-1、气压变送器1-2-2、二氧化硫变送器1-2-3、一氧化氮变送器 1-2-4、二氧化氮变送器1-2-5和I/V转换电路1-2-6提供12V电压；以LM2596-3. 3为核心 的电压转换电路模块1-1-3，为微处理器模块1-3和GPRS传输模块1-4提供3. 3V电压。空气质量参数采集模块1-2包括温湿度变送器1-2-1、气压变送器1-2-2、二氧化 硫变送器1-2-3、一氧化氮变送器1-2-4、二氧化氮变送器1-2-5和I/V转换电路1_2_6。多 种空气质量参数变送器可采集多种空气质量参数(包括温度、湿度、气压、二氧化硫、氮氧 化物含量等)。I/V转换电路1-2-6以LM324为核心搭建而成。多种空气质量参数变送器 输出6路4 20mA电流信号，通过I/V转换电路1_2_6转换为6路0 3. 3v的电压信号， 送入微处理器模块1-3的A/D转换器，完成空气质量参数采集。微处理器模块1-3采用MSP430F1611微处理单元。多路12位的A/D转换器用来 采集和处理空气质量参数采集模块1-2传输的空气质量参数信号。微处理器模块1-3通过 USART串口与GPRS传输模块1-4通信 ，实现数据的远传。微处理器模块1_3还利用单刀单 掷开关ISL43110控制以LM2596-12为核心的电压转换电路模块1_1_2，在节点不采集空气 质量参数的情况下，停止电压转换电路模块1-1-2对多种空气质量参数变送器和I/V转换 电路1-2-6供电，以降低节点能耗。GPRS传输模块1-4用于监测节点与监测中心的远距离 通信。通过USART串口与微处理器模块1-3互连。本实用新型的工作过程为基于GPRS技术的空气质量监测设备的数据流、状态 流、命令流传输情况如下。在监测过程中，分布于区域中的数据监测节点1通过变送器采集 温度、湿度、气压、二氧化硫、氮氧化物含量等空气质量参数，进行简单的分析和处理后，产 生是否超限、是否需要报警等信息。远程监测中心2接收数据监测节点1上传的各种信息， 分析处理相关数据，并根据监测需要发送控制指令至数据监测节点1。而数据监测节点1接 收到指令后，经解码做出相应的控制操作。
权利要求基于GPRS技术的空气质量监测设备，包括空气质量监测节点和监测中心，多个空气质量监测节点与监测中心通过无线网络信号连接，其特征在于空气质量监测节点包括电源管理模块、空气质量参数采集模块、微处理器模块和GPRS传输模块；电源管理模块包括电压为12V的YSD-12450锂电池、以LM2596-3.3为核心的电压转换电路和以LM2596-12为核心的电压转换电路，锂电池为3.3V电压转换电路和12V电压转换电路提供电源；3.3V电压转换电路分别为微处理器模块、GPRS传输模块供电；12V电压转换电路为空气质量参数采集模块供电；空气质量参数采集模块包括温湿度变送器、气压变送器、二氧化硫变送器、一氧化氮变送器、二氧化氮变送器和I/V转换电路；温湿度变送器信号输出端与I/V转换电路的第一通道连接，气压变送器信号输出端与I/V转换电路的第二通道连接，二氧化硫变送器信号输出端与I/V转换电路的第三通道连接，一氧化氮变送器信号输出端与I/V转换电路的第四通道连接，二氧化氮变送器信号输出端与I/V转换电路的第五通道连接；微处理器模块的通用同步/异步串行接收/发送器与GPRS传输模块连接；微处理器模块的控制端与12V电压转换电路连接，微处理器模块的电源端与3.3V电压转换电路连接，微处理器模块的A/D转换器与I/V转换电路连接；GPRS传输模块与微处理器模块的USART串口连接，并将空气质量参数远传至远程监测中心，GPRS传输模块的电源端与3.3V电压转换电路连接；监测中心包括监测软件和数据库。
专利摘要本实用新型涉及一种基于GPRS技术的空气质量监测设备。现有的设备通用性差，且相互间兼容性低。本实用新型包括空气质量监测节点和监测中心。多个空气质量监测节点与监测中心通过无线网络信号连接；空气质量监测节点包括电源管理模块、空气质量参数采集模块、微处理器模块和GPRS传输模块。电源管理模块为其它模块供电，空气质量与微处理器模块信号连接，微处理器模块与GPRS传输模块信号连接。监测中心包括监测软件和数据库。本实用新型数据采集覆盖范围广、数据通信能力强。
文档编号G08C17/02GK201555836SQ200920200709
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者柴利, 蒋鹏, 阮斌锋, 陈岁生 申请人:杭州电子科技大学