基于物联网的智能环境监测系统

基于物联网的智能环境监测系统

行少亮;朱波

【摘 要】本文设计了一个基于物联网的智能环境监测系统,51单片机作为嵌入式处理器,众多子节点通过传感器采集环境数据由无线模块发送出去,在总节点无线接收环境数据后显示出来,当环境数据异常时由GSM模块向管理人员发送报警短信。本系统工作稳定、智能、易扩展。 【期刊名称】《数字技术与应用》 【年(卷),期】2011(000)011 【总页数】1页(P183-183)

【关键词】物联网;环境监测;单片机;GSM 【作 者】行少亮;朱波

【作者单位】吉林大学电子学院,吉林长春130012;神火集团新庄煤矿,河南永城476600

【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术

数字技术L1________I与应用 学术论坛基于物联 网的智能环境监测系统行少亮， 朱波z (

1 ． 吉林 大 学电子 学院 吉林长春 13()()12 ；

2 ．神 火集团新庄煤矿 河 南永城 4766()0)摘要 ：本文设计 了一 个基于物联网 的 智能环境监测 系统 ，51 单片机作为嵌入式处理 器， 众 多子 节点通过传感器采集环境数据 由无线模块发送出去 ， 在总节点 无线接收 环境数据后 显 示 出 来， 当环境数据 异常时 由GSM 模块 向管理人 员发送报警短信 ，本 系统工作稳定 、 智能 、 易扩展 ，关键词 ：物联网 环境监测 单片机 (;SM中图分类号 ： TP274文 献标识 码 ：A文章编号 ：1007-9416(2011)11-0183-01物联网是新一代的信息技术 ， 是物’ j 物互联的网络 ，英 史私足“ TheIntemet of things” 。 通过各种信息传感设 备，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集各种需硬的信息 ， 与互联刚结合形成的一个巨大网络。 其 目的是实现物‘ j 物 、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、 管理和控制。GSM 足伞球移动通信系统， 技术成熟，资费低， 已广泛应用。我国经济的高速发展导致 r ．系列问题 ， 自然环境急剧恶化 ，矿山爆炸 ，森林火灾等事故不断。丁足 ，这加强 J ’ 对钾能、 实时、 高效的环境监测系统的需求。 本系统正是在这种背景 ’ 卜 设计的， 由众多了节点传感器采集环境数据，然后通过无线传输至一个总：宵 点 ，总节点处理接收到的环境数据 ，若出现异常情况则由GSM模块向管理人 员发送报警短信。 FJ二 r 节点采用嵌入式处理器保证 J’该系统具有实时性 、 智能性、 易扩展一 陀。1、系统硬件设计1.1 系统设计框 图 陔系统分为两 个部分 ：数据采集发送部分 （ 众 多子节点） 、 数据接收处理部分（ 一个总节点 ） 。 数据采集部分包括传感器 、 嵌入式处 理器 、 无线发送部分。数据接收处理部分包括无线数据接收部分， 嵌 入式处理器 、 显示模块 、 GSM 模块。 各个子节，甑传感器采集环境数 据经处理器处理后由无线发送模块把环境数据发送 m 去 ，在总节点 无线接收模块接收到的数据由处理器处理后照永在妊示模块 h 特 环境数据超 出安全范围则FjlGSM 模块向管理 人员发送报警短信。1.2嵌入式 处理 器的选择我们选择 r 宏晶科技生产：的51 系列STC89C51RD+单片机。 它是新一代高速 、

低功耗 、 超强抗 干扰的单片机 ，指令代码完全兼容 8051 单， {。机 ，实际的工 作频率可达48MHz.II[ISP 、 IAP ， 内部有 FEPROM内部集成MAX810复位电路 ，工 作稳定。 1.3传 感器部分‘传感器部分包括两 个在环境监测方面常川的传感器 ：MQ-3 烟 雾传感器、DS18820 温度传感器。 这两个传感器接 I】 简单，测量精度 高。 另外， 子节点 由于采用 嵌入式处理器 ，具订易扩展的特点 ， 呵以 根据具体环境监测的需要扩展相应的传感器。 MQ-3烟雾传感器用来监测环境中的有j瑶 7i体。 它 又快速的响应恢复特性 ，稳定性高、 寿命 长，驱动 电路简ln，成‘ 本低。可 以探测乙醇、 烷类、 煤‘i 、 液化气、．氧化碳等气体。 DS181320 温度传感器 是·种常用的温J 耍 传感器。 它 的特．妊仃：独特的单线接 口 仅需一 个端 门 进行通信 、 零待机功耗 、 温度范I 矧 - 55～ +125 ℃ 、 适用于简单的 多点分布应用场介。 1 ， 4 无线通信模块无线通信模块我们选择 rcCll01 微功j钲 无线通讯模块 ，负责 发送和接收环境数据。 工作电压 ：1.8V — 3.6V ，推荐3.3V ，但不超过3.6V工作a-433MISM频段。最高工作速 :rt'500kbps，支持2-FSK 、 GFSK 和MSK 调制方式。 较低的 电流消耗(RX 中， 15.6m 人 ，2 ． 4kbps ，433MHz) 。 1.5 显 示模块她永模块 采用LCD12864 ， 由]二该模块技术成熟，故不再赘述。 I ． f1CSM 模块 我ffJ 选用西门子公训的rrC3sGSM 模块。 在环境数据超 出安全范围的时候负责向管婵 人员发送报警短信。它主要由四个部分组成，GSM堪带处理器 、 射频电路、 电源电路、 lrLASH 。TC35 的信息传 送 内容是语音和数据 。 单 电源3.3V ～ 5.SV 。 频段 ：双频GSM900MHz 和 I)CS1800 MHz(Phasc 2+) 。 发射功率 ：2W(GSM900M1-Iz Clas4)IW(DCS1800MIIz Ciasxl) 。短信息 ：MT ，MO ，CB 和 PDU模式。 模块复位 ：采用AT 指令或掉 电复位 。 具有丰富的AT 指令。 2、 系统软件设计 陔系统软件设计分为阿个部分 ：子节点的软件设计和总节点的软件设计。 一 J 节点的软件改计为， 净先初始化系统 ，传感器采集环境 数据 ，