基于GPRS的嵌入式配電設(shè)備機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)

摘 要：環(huán)境控制對(duì)于圖書(shū)館配電設(shè)備機(jī)房具有重要意義。本課題設(shè)計(jì)的圖書(shū)館配電設(shè)備機(jī)房智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用先進(jìn)的溫濕度傳感器、漏水檢測(cè)繩采集溫濕度信號(hào)及漏水信號(hào)，結(jié)合GPRS技術(shù)以及嵌入式相關(guān)技術(shù)，對(duì)圖書(shū)館配電設(shè)備機(jī)房的環(huán)境包括溫度、濕度、漏水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并做出相應(yīng)控制指令。

關(guān)鍵詞： 配電室機(jī)房 GPRS 嵌入式

1總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)選用S3C2410為核心處理器，Linux2.6.35為操作系統(tǒng)，控制器具有8通道模擬輸入的10位CMOS模擬轉(zhuǎn)換器（ADC），本設(shè)計(jì)中用了2路模擬通道，分別采集圖書(shū)館配電設(shè)備機(jī)房的溫度值和濕度值，使用2路串口，串口1負(fù)責(zé)與漏水檢測(cè)傳感器進(jìn)行通信，串口2負(fù)責(zé)GPRS模塊交互；1路開(kāi)關(guān)量通道控制報(bào)警器控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)定制完成后，本設(shè)計(jì)根據(jù)項(xiàng)目中的功能需要進(jìn)行了內(nèi)核的裁剪移植、驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)及添加、應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)能夠按照項(xiàng)目的需求進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)館配電設(shè)備機(jī)房的溫度、濕度及漏水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情第一時(shí)間通過(guò)短信方式進(jìn)行報(bào)警。

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)

2.1.1溫度檢測(cè)模塊

本設(shè)計(jì)選用PT100作為溫度傳感器，結(jié)合電流變送器及擴(kuò)展電路將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量的0～3.3V電壓信號(hào)并傳送給控制器的A/D轉(zhuǎn)換接口。本文中選用的SBWR/Z系列熱電偶溫度變送器工作環(huán)境溫度寬：-25℃-85℃，-30℃-120℃。具有高精度冷端補(bǔ)償電路，全溫度范圍絕對(duì)誤差±0.5℃。

2.1.2濕度檢測(cè)模塊

HS1101 測(cè)量范圍是0%～100%RH，電容量由162PF 變到200PF，其誤差不大于±2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于5S；濕度系數(shù)為0.34PF/℃；年漂移量0.5%RH/年，長(zhǎng)期穩(wěn)定。濕度變送器采用了美國(guó) BB 公司生產(chǎn)的XTR105芯片，該變送器具有以下特點(diǎn)：工作范圍寬；測(cè)量精度高；電路簡(jiǎn)單；可靠性好，使用壽命長(zhǎng)；抗干擾能力強(qiáng)；工作溫度范圍寬（-40～+85℃）。

濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)如圖1電路為典型的555 非穩(wěn)態(tài)電路，HS1101 作為電容變量接在555 的TRIG 與THRES 兩引腳上。引腳7 用作電阻R4 的短路。

圖1555 非穩(wěn)態(tài)電路

等量電容HS1101 通過(guò)R2 與R4 充電到門(mén)限電壓（約0.67Vcc），通過(guò)R2 放電到觸發(fā)電平（約0.33Vcc），然后R4通過(guò)引腳7短路到地。傳感器由不同的電阻R4與R2充放電。

其工作循環(huán)可以描述如下：

Thigh=C*（R2+R4）*ln2

Tlow=C*R2*ln2

F=1/（Thigh+Tlow）=1/（C *（R4+2*R2）*ln2）

輸出循環(huán)周期=Thigh*F=R2/（R4+2*R2）

為了使循環(huán)時(shí)間降低50% ，則與R2相比，R4 應(yīng)該非常小，但是不要低于最小值。電阻R3是為了短路保護(hù)，555 必須為CMOS。555 電路的非平衡電阻R1是做內(nèi)部溫度補(bǔ)償，目的是為了引入溫度效應(yīng)，使它與HS1101的溫度效應(yīng)相匹配。R1必須象所有的R-C時(shí)鐘電阻的要求一樣，1%的精度最大的溫度效應(yīng)應(yīng)該小于100ppm。

2.2 GPRS模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)為了更好的實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館配電設(shè)備機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)全天候自動(dòng)運(yùn)行的功能，設(shè)計(jì)了短信報(bào)警功能，夜間設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)溫濕度超限及漏水，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向預(yù)存于控制器中管理員的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送短信。GPRS模塊通過(guò)串口線連接到S3C2410的串口，掛載完成后，GPRS相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備文件，可以通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)open（），read（），write（），close（）對(duì)/dev/s3c2410/ttyS0進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

2.3漏水檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

漏液定位控制器采用modbusRTU協(xié)議，通過(guò)RS485接口與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，可以方便接入控制系統(tǒng)。帶有繼電器干接點(diǎn)常開(kāi)及常閉輸出，連接聲光報(bào)警。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 web服務(wù)器移植

基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)選用BOA+CGI的程序設(shè)計(jì)方案，CGI和www的工作原理HTTP協(xié)議是‘www的基礎(chǔ)，它是基于‘客戶/服務(wù)器模型，服務(wù)器可以同時(shí)為分布于網(wǎng)絡(luò)中的客戶端提供服務(wù)，建立在TCP/IP協(xié)議之上的“無(wú)連接”協(xié)議，其每次連接只能回應(yīng)單個(gè)請(qǐng)求。服務(wù)器運(yùn)行機(jī)制為，始終有一個(gè)守護(hù)進(jìn)程正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)端口，等待來(lái)自客戶的申請(qǐng)。當(dāng)一個(gè)申請(qǐng)來(lái)到時(shí)，將及時(shí)分配一個(gè)子進(jìn)程為申請(qǐng)連接服務(wù)。系統(tǒng)通過(guò)分析請(qǐng)求身份，服務(wù)器利用CGI調(diào)用外部應(yīng)用程序或返回HTML文件，同時(shí)將處理結(jié)果返回。系統(tǒng)腳本程序利用CGI進(jìn)行交互，根據(jù)客戶端提出請(qǐng)求時(shí)采取的方法，服務(wù)器將客戶所提供的信息進(jìn)行收集，并把信息及時(shí)發(fā)送至指定的CGI程序。

4功能實(shí)現(xiàn)

基于GPRS的嵌入式配電設(shè)備機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)方便進(jìn)行擴(kuò)展，控制系統(tǒng)采用嵌入式S3C2410開(kāi)發(fā)板，便于開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，利用手機(jī)接收?qǐng)?bào)警信息，及時(shí)獲取險(xiǎn)情報(bào)警?；贕PRS的嵌入式配電設(shè)備機(jī)房智能監(jiān)控系統(tǒng)以通過(guò)Internet 方式提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)及時(shí)查詢相關(guān)溫度及濕度信息，利用GSM短信息功能通知用戶險(xiǎn)情，同時(shí)用戶可使用系統(tǒng)的GPRS上網(wǎng)功能提供擴(kuò)展功能。

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作者簡(jiǎn)介：楊東（1987-），男，漢族，山東，助理電氣工程師，研究生，單位：青島市圖書(shū)館，研究方向：電氣設(shè)備管理。