一种二氧化碳无线监测系统的设计与实现-环境监控与预警.pdf

第６卷　第２期 环境监控与预警 Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．２ ２０１４年４月 ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＦｏｒｅｗａｒｎｉｎｇ Ａｐｒｉｌ２０１４ 一种二氧化碳无线监测系统的设计与实现 张绍良，秦霖天，李会军 （中国矿业大学低碳能源研究院，江苏　徐州　２２１００８） 摘　要：设计了一套由下位机检测系统和上位机监控系统组成的一体化的二氧化碳无线实时监测系统。该系统通过无线 传输设备将检测的二氧化碳浓度、环境温度、环境湿度、环境风向、环境风速等信息通过 ＧＰＲＳ网络传输到监控中心。详细 设计了下位机检测系统的硬件电路，分析了ＧＰＲＳ无线网络的特点和原理，介绍了ＴＣＰ／ＩＰ传输协议，给出了上位机监控系 统的类图。 关键词：二氧化碳；传感器；ＧＰＲＳ网络；ＴＣＰ／ＩＰ协议；无线监测系统 中图分类号：Ｘ８４　　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　　文章编号：１６７４－６７３２（２０１４）０２－００１０－０５ ＴｈｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＷｉｒｅｌｅｓｓＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅ ＺＨＡＮＧＳｈａｏｌｉａｎｇ，ＱＩＮＬｉｎｔｉａｎ，ＬＩＨｕｉｊｕｎ （ＬｏｗＣａｒｂｏｎＥｎｅｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｄｅ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２１００８， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｗｉｒｅｌｅｓｓｒｅａｌｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｓｙｓｔｅｍｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｗｈｉｃｈｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄ ＰＣｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙｗｉｒｅｌｅｓｓｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｔｒａｎｓｍｉｔｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｗｉｎｄｓｐｅｅｄｔｏｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｃｅｎｔｅｒｔｈｒｏｕｇｈＧＰＲＳｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＧＰＲＳｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅＴＣＰ／ＩＰｐｒｏｔｏｃｏｌ，ａｎｄｇｉｖｅｓｔｈｅｄｉａｇｒａｍｏｆＰＣ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＯ；Ｓｅｎｓｏｒ；ＧＰＲＳｎｅｔｗｏｒｋ；ＴＣＰ／ＩＰｐｒｏｔｏｃｏｌ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ２ 　　全球气候变暖已是不争的事实，二氧化碳大量 个量。５种传感器模组输出的测量数据由数据采 排放被认为是主要致因，目前国际上很多机构正致 集卡加以汇总，然后将数据打包经移动互联网上传 力于研制碳排放的物理监测技术。介绍了一种利 到数据中心的服务器上。 用 ＧＰＲＳ无线网络传输监测信息的二氧化碳无线 监测系统，并通过 ＴＣＰ／ＩＰ协议与上位机通信，对 ［１］ 监测信息进行实时保存和管理 。 １　系统功能及结构 二氧化碳无线监测系统能在诸如 ＣＯ 大量泄 ２ 漏的危险环境中，实现监测数据获取途径无人化和 数据传输远程化，以保证监测人员的人身安全，并 通过专门的数据接收系统和存储系统，来处理产生 图１　现场监测设备硬件结构示意 的海量检测数据。二氧化碳无线监测系统由数据 检测系统、无线通信系统和上位机监测系统组成。 １．１　数据检测系统 收稿日期：２０１３－０９－２２；修订日期：２０１３－１１－１８ 数据检测系统的硬件结构如图１所示，该系统 作者简介：张绍良（１９６８—），男，教授，从事城市土地评价、矿 可以监测二氧化碳浓度、温度、湿