GSM的温室远程监控系统
GSM的温室远程监控系统
黄鹤松,边红宁①
山东科技大学信息与电气工程,中国青岛
朱数传③
兖州煤业股份有限公司,中国邹城金几番②
上海大屯能源股份有限公司,中国徐州
摘要:本文设计了I.个GSM的温室远程监控系统.在这个系统中,STCVIIIIXCVI.RC作为CPU,SIMIX00B作为GSM/GPRS通信模块.温度传感器,湿度传感器和II氧化碳浓度传感器构成检测模块.该系统可以通过液晶屏幕显示环境参数,通过GSM模块实现数据远程报警.用户可以设定标准值并通过手机查询.同时,该系统可以通过GPRS模块连接远程计算机来进行数据传输,实现了真正的远程监测和控制功能.
关键字:温室,GSM/GPRS,电话咨询,远程监控
I..引言
温室蔬菜生产比正常的蔬菜生产需要更少的劳动力,资本和更快速的回报.它不易受气候的影响.因此,温室蔬菜很受蔬菜种植者的追求.没有I.个远程环境监控系统来控制分散的温室是很困难的[I.].近年来,出现了I.种以太网的冠层的远程监控系统.该监控系统具有很多缺点,例如,安装复杂,成本高,设备和通信经常掉线,访问速度缓慢,覆盖面小等[II].为了简单地控制树冠,增加农民收入以配合III农业计划,我们设计了GSM的温室远程监控系统.
II.系统的总体设计
该系统主要包括VIII个模块:主控制模块,检测模块,按键设置模块,液晶显示模块,数据存储模块,GSM/GPRS模块,现场告警模块和电源模块.系统的框架结构如图I.所示.
图I.系统框图
主控制模块是整个系统的核心,CPU可以分析各种信息并处理;检测模块是由I.个小的CPU,主要包括温度传感器,湿度传感器,II氧化碳浓度传感器,串口通信电路等.它从温室环境采集参数并传输到通信主控模块;按键设置模块可以在现场设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
置参数值;液晶显示模块显示标准值和参数的检测值;数据存储模块可以存储用户的手机号码,标准值和检测值等;GSM/GPRS模块主要完成参数传输,帮助用户实现远程查询功能和接收控制信息.它通过GSM短信将现场的环境参数信息发送给用户.用户可以通过短信设置参数的标准值.用户可以通过I.个电话了解环境参数的实时信息.它通过GPRS将环境参数值发送到PC上.PC可以设定的标准值的环境参数,远程控制现场设备.当某个参数超限时,现场告警模块能发出声光报警;电源模块为整个电源系统.
III.硬件电路的设计
根据各模块的功能,我们选择每个模块的主要组件并设计具体电路.
A:主控制模块
该系统利用STCVIIIIXCVI.RC作为CPU.电路主控模块图如图II所示.
图II电路主控模块图
该CPU通过串口中断检测模块完成数据采集工作.它根据设定值和检测值的不同来控制现场设备.另外,串口中断可以完成接收用户的查询消息,发送搜索结果信息,发送报警信息和接收用户的设置信息.通信电路的CPU和GSM/GPRS模块和检测模块如图III所示.
图III通信电路的CPU和GSM/GPRS模块和检测模块图
本系统采用VIIIVHC0VIII与门芯片GSM/GPRS模块和检测模块的复用串行端口.该CPU通过广播发送命令通信方式.GSM/GPRS模块和检测模块通过CPU指令识别通信协议[III].GSM/GPRS模块和检测模块使用关系的方式发送命令到CPU的RXD脚.该CPU通过I/O口控制现场设备的工作状态.由于仪器设备大多使用IIII0V电源供应,主控模块在控制领域需要I.个隔离保护电路.隔离输出电路如图IV所示.
图IV隔离输出电路图
当CPU端口是低电平,TLPVIII.输出侧将导电,III极管QII也导电,继电器KI.线圈上电.该设备的工作状态会改变.如果CPU端口是高水平的,继电器KI.线圈电源关闭,现场设备将保持原来的状态.系统采用控制温室为例,需要VI个这种隔离输出电路.
B:检测模块
每个房子可以配备I.个或I.个以上的检测模块.检测装置由数字温度传感器,湿度传感器.II氧化碳浓度传感器组成.其中,温度传感器采用DSI.VIIIBII0,II氧化碳浓度传感器采用B-VIII0,湿度传感器采用DBI.VIII..为了实现长距离传输,该系统采用STCI.I.F0IIE小型微处理器检测模块作为CPU,并通过RSIVVIIIV总线主控模块负责温室环境参数住房信息的收集.检测模块的电气原理图如图V.
图V检测模块的电气原理图
CDIV0VIVI有IV个双向模拟开关.当该CPU的PIII.VII脚是高水平时,II氧化碳浓度传感器只允许通过串行口发送日期到CPU[IV].当该CPU的PIII.VII引脚是低水平时,II氧化碳浓度传感器只能通过串行端口从CPU接收日期,通过串行端口发送日期到CPU.
SI.是可设定检测模块的每个地址的两位拨码开关.温室数目增加时,我们可以增加开关的位.
C:键设置模块和液晶显示模块
该系统采用IV×III行列式键盘的按键电路.用户可以设置现场所有参数的标准范围,I.个III报警电话,报警时间间隔等.LCDI.IIVIIIVIIV完成显示功能.当系统处于工作时,液体液晶显示当前温度,湿度和II氧化碳浓度.当用户设置时,它会显示当 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
前设定值.
D:GSM/GPRS模块
系统选用由SIMCOM公司生产的SIMIX00B模块作为GSM/GPRS模块.这个模块小型,稳定和成本有效.它本身有天线扣,可以完成低功耗的语音耗散传输,短信,数据和传真能满足系统对GSM模块[V]的要求.
SIMIX00B和CPU的接口图如下图VI所示.
图VISIMIX00B和CPU的接口图
UI.0是SIM卡.SIMIX00B可以给SIM卡供电并通过自己的SIM卡接口发送命令给它.SIMIX00B可以实现短信和电话功能.DII~DV附近的SIM卡是可防止静电损伤的瞬态电压抑制II极管.
PWKEY引脚是SIMIX00B的I.个使能口.SIMIX00B可以在引脚为低电平至少I.00ms时输入使能状态.然后,CPU可以通过串口发送命令给SIMIX00B.
系统需要TCP/UDP协议完成GPRS数据的绑定和拆架.SIMIX00B模块是内置的TCP/UDP协议.如果微处理器发送AT命令给SIMIX00B实现数据传输[VI],微处理器和SIMIX00B模块就可以方便建立TCP/IP连接.
E:电源模块
系统需要+VV和+I.IIV电源.我们选择了I.种可同时输出两级功率的开关电源作为系统电源.SIMIX00B的工作电压为III.IIV~IV.VIIIV.MICIIIXIII0IIBT芯片可以为其供电.该电路图如图VII所示.
图VIIIV.II伏的电源电路图
IV.系统的软件设计
本系统的软件设计包括检测模块的数据采集,GSM/GPRS模块的控制和主控模块的现场设备.
数据存储模块可以存储用户的号码和检测模块的历史测试数据.当有报警条件时,系统将发送报警信息到用户.同时,如果报警不能设置在第I.消除,系统将用I.定的频率发送消息.该系统的程序流程图如图VIII所示.
图VIII系统的程序流程图:(a)检测模块的程序流程图(b)主控制模块的程序流程图
V.总结
系统可以实时检测温室内的温度,II氧化碳浓度和湿度,根据测试值和设定值之间的差异来控制现场设备和GSM模块的工作状态.该系统可实现远程报警功能,当连接测试值超限时,通过GSM/GPRS模块连接PC机远程传输数据.
此外,用户可以通过手机设置标准值或查询测试值.该系统具有很多优点,例如,成本低,通信价格低,联系稳定,覆盖面积大等.因此,易于推广,市场前景更大.
感谢
这项工作是由山东科技研究基金(II0I.0kytdI.0I.)支持.谢谢你的帮助.
参考文献
[I.]康东,燕海雷,鹏环荣,沈斌,陶阳．温室大棚远程控制系统设计．控制工程,II00IX(I.I.):VIII-I.0．
[II]曹剑英．Web的远程智能温室数据采集系统多媒体设计．计算机与数字工程,II0I.I.(IIVVIII):VIIVII-VIIIX.
[III]BoqueteL,BravoI等人．GSM通信遥测控制系统．微处理器和微系统,II00III(IIVII):I.-VIII.
[IV]童名文．温湿度远程监控系统．武汉科技大学自动化,武汉,II00VIII.
[V]谷兆基．GSM网络和GPRS．电子工业出版社,北京(中国),II00II.
[VI]AraujoH,CostaJ,CorreiaLM．交通模型GSM/GPRS的分析．国际研讨会,个人,室内移动无线电通信,圣地亚哥,CAIEEE出版社,II00I.:I.IIIV-I.IIVIII.
附件II:外文原文(复印件)
黄鹤松,边红宁①
山东科技大学信息与电气工程,中国青岛
朱数传③
兖州煤业股份有限公司,中国邹城金几番②
上海大屯能源股份有限公司,中国徐州
摘要:本文设计了I.个GSM的温室远程监控系统.在这个系统中,STCVIIIIXCVI.RC作为CPU,SIMIX00B作为GSM/GPRS通信模块.温度传感器,湿度传感器和II氧化碳浓度传感器构成检测模块.该系统可以通过液晶屏幕显示环境参数,通过GSM模块实现数据远程报警.用户可以设定标准值并通过手机查询.同时,该系统可以通过GPRS模块连接远程计算机来进行数据传输,实现了真正的远程监测和控制功能.
关键字:温室,GSM/GPRS,电话咨询,远程监控
I..引言
温室蔬菜生产比正常的蔬菜生产需要更少的劳动力,资本和更快速的回报.它不易受气候的影响.因此,温室蔬菜很受蔬菜种植者的追求.没有I.个远程环境监控系统来控制分散的温室是很困难的[I.].近年来,出现了I.种以太网的冠层的远程监控系统.该监控系统具有很多缺点,例如,安装复杂,成本高,设备和通信经常掉线,访问速度缓慢,覆盖面小等[II].为了简单地控制树冠,增加农民收入以配合III农业计划,我们设计了GSM的温室远程监控系统.
II.系统的总体设计
该系统主要包括VIII个模块:主控制模块,检测模块,按键设置模块,液晶显示模块,数据存储模块,GSM/GPRS模块,现场告警模块和电源模块.系统的框架结构如图I.所示.
图I.系统框图
主控制模块是整个系统的核心,CPU可以分析各种信息并处理;检测模块是由I.个小的CPU,主要包括温度传感器,湿度传感器,II氧化碳浓度传感器,串口通信电路等.它从温室环境采集参数并传输到通信主控模块;按键设置模块可以在现场设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
置参数值;液晶显示模块显示标准值和参数的检测值;数据存储模块可以存储用户的手机号码,标准值和检测值等;GSM/GPRS模块主要完成参数传输,帮助用户实现远程查询功能和接收控制信息.它通过GSM短信将现场的环境参数信息发送给用户.用户可以通过短信设置参数的标准值.用户可以通过I.个电话了解环境参数的实时信息.它通过GPRS将环境参数值发送到PC上.PC可以设定的标准值的环境参数,远程控制现场设备.当某个参数超限时,现场告警模块能发出声光报警;电源模块为整个电源系统.
III.硬件电路的设计
根据各模块的功能,我们选择每个模块的主要组件并设计具体电路.
A:主控制模块
该系统利用STCVIIIIXCVI.RC作为CPU.电路主控模块图如图II所示.
图II电路主控模块图
该CPU通过串口中断检测模块完成数据采集工作.它根据设定值和检测值的不同来控制现场设备.另外,串口中断可以完成接收用户的查询消息,发送搜索结果信息,发送报警信息和接收用户的设置信息.通信电路的CPU和GSM/GPRS模块和检测模块如图III所示.
图III通信电路的CPU和GSM/GPRS模块和检测模块图
本系统采用VIIIVHC0VIII与门芯片GSM/GPRS模块和检测模块的复用串行端口.该CPU通过广播发送命令通信方式.GSM/GPRS模块和检测模块通过CPU指令识别通信协议[III].GSM/GPRS模块和检测模块使用关系的方式发送命令到CPU的RXD脚.该CPU通过I/O口控制现场设备的工作状态.由于仪器设备大多使用IIII0V电源供应,主控模块在控制领域需要I.个隔离保护电路.隔离输出电路如图IV所示.
图IV隔离输出电路图
当CPU端口是低电平,TLPVIII.输出侧将导电,III极管QII也导电,继电器KI.线圈上电.该设备的工作状态会改变.如果CPU端口是高水平的,继电器KI.线圈电源关闭,现场设备将保持原来的状态.系统采用控制温室为例,需要VI个这种隔离输出电路.
B:检测模块
每个房子可以配备I.个或I.个以上的检测模块.检测装置由数字温度传感器,湿度传感器.II氧化碳浓度传感器组成.其中,温度传感器采用DSI.VIIIBII0,II氧化碳浓度传感器采用B-VIII0,湿度传感器采用DBI.VIII..为了实现长距离传输,该系统采用STCI.I.F0IIE小型微处理器检测模块作为CPU,并通过RSIVVIIIV总线主控模块负责温室环境参数住房信息的收集.检测模块的电气原理图如图V.
图V检测模块的电气原理图
CDIV0VIVI有IV个双向模拟开关.当该CPU的PIII.VII脚是高水平时,II氧化碳浓度传感器只允许通过串行口发送日期到CPU[IV].当该CPU的PIII.VII引脚是低水平时,II氧化碳浓度传感器只能通过串行端口从CPU接收日期,通过串行端口发送日期到CPU.
SI.是可设定检测模块的每个地址的两位拨码开关.温室数目增加时,我们可以增加开关的位.
C:键设置模块和液晶显示模块
该系统采用IV×III行列式键盘的按键电路.用户可以设置现场所有参数的标准范围,I.个III报警电话,报警时间间隔等.LCDI.IIVIIIVIIV完成显示功能.当系统处于工作时,液体液晶显示当前温度,湿度和II氧化碳浓度.当用户设置时,它会显示当 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
前设定值.
D:GSM/GPRS模块
系统选用由SIMCOM公司生产的SIMIX00B模块作为GSM/GPRS模块.这个模块小型,稳定和成本有效.它本身有天线扣,可以完成低功耗的语音耗散传输,短信,数据和传真能满足系统对GSM模块[V]的要求.
SIMIX00B和CPU的接口图如下图VI所示.
图VISIMIX00B和CPU的接口图
UI.0是SIM卡.SIMIX00B可以给SIM卡供电并通过自己的SIM卡接口发送命令给它.SIMIX00B可以实现短信和电话功能.DII~DV附近的SIM卡是可防止静电损伤的瞬态电压抑制II极管.
PWKEY引脚是SIMIX00B的I.个使能口.SIMIX00B可以在引脚为低电平至少I.00ms时输入使能状态.然后,CPU可以通过串口发送命令给SIMIX00B.
系统需要TCP/UDP协议完成GPRS数据的绑定和拆架.SIMIX00B模块是内置的TCP/UDP协议.如果微处理器发送AT命令给SIMIX00B实现数据传输[VI],微处理器和SIMIX00B模块就可以方便建立TCP/IP连接.
E:电源模块
系统需要+VV和+I.IIV电源.我们选择了I.种可同时输出两级功率的开关电源作为系统电源.SIMIX00B的工作电压为III.IIV~IV.VIIIV.MICIIIXIII0IIBT芯片可以为其供电.该电路图如图VII所示.
图VIIIV.II伏的电源电路图
IV.系统的软件设计
本系统的软件设计包括检测模块的数据采集,GSM/GPRS模块的控制和主控模块的现场设备.
数据存储模块可以存储用户的号码和检测模块的历史测试数据.当有报警条件时,系统将发送报警信息到用户.同时,如果报警不能设置在第I.消除,系统将用I.定的频率发送消息.该系统的程序流程图如图VIII所示.
图VIII系统的程序流程图:(a)检测模块的程序流程图(b)主控制模块的程序流程图
V.总结
系统可以实时检测温室内的温度,II氧化碳浓度和湿度,根据测试值和设定值之间的差异来控制现场设备和GSM模块的工作状态.该系统可实现远程报警功能,当连接测试值超限时,通过GSM/GPRS模块连接PC机远程传输数据.
此外,用户可以通过手机设置标准值或查询测试值.该系统具有很多优点,例如,成本低,通信价格低,联系稳定,覆盖面积大等.因此,易于推广,市场前景更大.
感谢
这项工作是由山东科技研究基金(II0I.0kytdI.0I.)支持.谢谢你的帮助.
参考文献
[I.]康东,燕海雷,鹏环荣,沈斌,陶阳．温室大棚远程控制系统设计．控制工程,II00IX(I.I.):VIII-I.0．
[II]曹剑英．Web的远程智能温室数据采集系统多媒体设计．计算机与数字工程,II0I.I.(IIVVIII):VIIVII-VIIIX.
[III]BoqueteL,BravoI等人．GSM通信遥测控制系统．微处理器和微系统,II00III(IIVII):I.-VIII.
[IV]童名文．温湿度远程监控系统．武汉科技大学自动化,武汉,II00VIII.
[V]谷兆基．GSM网络和GPRS．电子工业出版社,北京(中国),II00II.
[VI]AraujoH,CostaJ,CorreiaLM．交通模型GSM/GPRS的分析．国际研讨会,个人,室内移动无线电通信,圣地亚哥,CAIEEE出版社,II00I.:I.IIIV-I.IIVIII.
附件II:外文原文(复印件)
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