專利名稱：一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制自動(dòng)化領(lǐng)域
2.
背景技術(shù)：
近年來，養(yǎng)殖場(chǎng)為提高人們的生活水平帶來極大的便利，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。養(yǎng)殖環(huán)境中的溫度、濕度、C02濃度等環(huán)境因子對(duì)動(dòng)物的生產(chǎn)有很大的影響。傳統(tǒng)的人工控制方式難以達(dá)到科學(xué)合理養(yǎng)殖的要求，目前國內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境因子自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)還不多見，而引進(jìn)國外具有多功能的大型養(yǎng)殖控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，不適合國情。針對(duì)目前養(yǎng)殖場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，提出了一種養(yǎng)殖場(chǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)智能監(jiān)控的特殊性，需要傳輸現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)給管理者，并把管理者的命令下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備，同時(shí)又要使上級(jí)部門可隨時(shí)通過互連網(wǎng)或者手機(jī)信息了解區(qū)域養(yǎng)殖場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀況。遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)使這些成為可能。所謂遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)是指對(duì)特定環(huán)境的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较鄳?yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控和控制的一種技術(shù)。遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制自動(dòng)化技術(shù)一般應(yīng)用于以下場(chǎng)合，如無人值守的基站、實(shí)驗(yàn)室、各種養(yǎng)殖場(chǎng)等需要設(shè)定環(huán)境條件的場(chǎng)所。現(xiàn)有技術(shù)中均為單一環(huán)境條件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不易于多種環(huán)境條件的監(jiān)測(cè)，多環(huán)境條件監(jiān)測(cè)時(shí)造成操作的極大不便。
3.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，利用采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分時(shí)掃描檢測(cè)來自各種傳感器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各種環(huán)境信號(hào)的采集處理，并將各種信 號(hào)加上時(shí)間和檢測(cè)點(diǎn)編號(hào)之后，打包通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端應(yīng)用程序接收該信號(hào)，并在終端顯示器上以曲線形式顯示；同時(shí)，采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)采集的各類信號(hào)進(jìn)行判斷是否需要調(diào)節(jié)，當(dāng)某一物理量需要調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)送控制信號(hào)，并通過FPGA解碼器后，通過光電隔離模塊，對(duì)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)和監(jiān)控，操作和運(yùn)行方便可靠，運(yùn)營成本低，具有很強(qiáng)實(shí)用性。
4.


圖1是本發(fā)明基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)組成原理圖所示，基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)由下列部分組成 各種傳感器采集各種環(huán)境信號(hào) 模擬選擇開關(guān)在嵌入式計(jì)算機(jī)控制下，選擇采集物理量 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將環(huán)境變量由物理量轉(zhuǎn)為數(shù)字量籲采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)底層控制中心
· FPGA控制信號(hào)解碼模塊對(duì)控制信號(hào)解碼籲光電隔離隔離弱電和強(qiáng)電信號(hào)，防止干擾
加溫、制冷和風(fēng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)籲互聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)工作流程如下采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分時(shí)掃描檢測(cè)來自各種傳感器的信號(hào)，并將各種信號(hào)加上時(shí)間和檢測(cè)點(diǎn)編號(hào)之后，打包通過互聯(lián)發(fā)送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端應(yīng)用程序接收該信號(hào)，并在終端顯示器上以曲線形式顯示；同時(shí)，采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)采集的各類信號(hào)進(jìn)行判斷是否需要調(diào)節(jié)，當(dāng)某一物理量需要調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)送控制信號(hào)，并通過FPGA解碼器后，通過光電隔離模塊，對(duì)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)和監(jiān)控。圖2是圖1所示的基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)模擬電子開關(guān)電路圖所示,U13是模擬電子開關(guān),input I至input8是傳感器的輸入信號(hào),PA0、PA1和PA2是來自采集終端計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，通過PA0、PA1和PA2的控制,選通inputl至input8中的任一個(gè)信號(hào)至第12引腳輸出，該信號(hào)再經(jīng)過R41、R43兩個(gè)電阻構(gòu)成的分壓網(wǎng)絡(luò)和由運(yùn)放U35構(gòu)成的反向器輸出，信號(hào)為ToAd至模數(shù)采樣器。這樣，通過采集終端計(jì)算機(jī)的控制，就實(shí)現(xiàn)了輸入模擬信號(hào)的循環(huán)采樣。圖3是圖1所示的基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器線路圖所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD40645的第14腳是來自模擬開關(guān)選擇并經(jīng)電阻和運(yùn)放網(wǎng)絡(luò)處理后的傳感器信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，信號(hào)為PBO至PB7，其中PBO至PB3分時(shí)復(fù)用了高四位和第四位信號(hào)，這八個(gè)數(shù)據(jù)線直接接到了處理器的PB引腳上。圖4是圖1所示的基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)采集終端處理器線路圖所示，PA端口作為模擬開關(guān)等器件的控制信號(hào)，PB端口作為模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)的輸入口，PC端口向FPGA控制信號(hào)解碼模塊發(fā)送控制信號(hào)。同時(shí)，該處理器還完成對(duì)各種傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理和校正等運(yùn)算功能。圖5是圖1所示的基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)FPGA解碼模塊線路圖所示，Ul是FPGA模塊，U2、U3是HC245總線驅(qū)動(dòng)信號(hào)。FPGA模塊接收來自處理器的控制信號(hào)PCO至PC15，在內(nèi)部對(duì)這16個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行解碼后，輸出UB2至UB9，UC2至UC9共16個(gè)信號(hào)，這兩組信號(hào)分布輸出至U2和U3兩個(gè)模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)爭(zhēng)強(qiáng)，用于驅(qū)動(dòng)后面的光耦電路。圖6是圖1所示的基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)光電隔離模塊線路圖所示，光電隔離模塊由TLP521-4構(gòu)成，該模塊將數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，在來自HC245弱電信號(hào)的控制下，使U6模塊的16、14、12和10等引腳產(chǎn)生27伏的信號(hào)，用于控制風(fēng)機(jī)和加熱制冷等裝置。圖7是圖1所示的基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)光電隔監(jiān)控終端軟件界面圖所示，在監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)上運(yùn)行指定環(huán)境監(jiān)控與自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件，該軟件從互聯(lián)網(wǎng)接收來自采集終端發(fā)送 的經(jīng)過處理的各種環(huán)境信號(hào)，在后臺(tái)將這些信號(hào)加上時(shí)間和采集點(diǎn)標(biāo)記后，存入數(shù)據(jù)庫，在前臺(tái)進(jìn)行數(shù)碼顯示和曲線的選擇顯示，如上圖所示。同時(shí)該軟件還包含了退出、關(guān)機(jī)、查看報(bào)告等功能。
權(quán)利要求
1.一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分時(shí)掃描檢測(cè)來自各種傳感器的信號(hào)，并將各種信號(hào)加上時(shí)間和檢測(cè)點(diǎn)編號(hào)之后，打包通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至監(jiān)控終端，監(jiān)控終端應(yīng)用程序接收該信號(hào)，并在終端顯示器上以曲線形式顯示；同時(shí)，采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)采集的各類信號(hào)進(jìn)行判斷是否需要調(diào)節(jié)，當(dāng)某一物理量需要調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)送控制信號(hào)，并通過FPGA解碼后，通過光電隔離模塊，對(duì)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)和監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，各種傳感器的輸入信號(hào)，在采集終端計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)作用下，通過模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前，有電阻和運(yùn)放網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的信調(diào)理網(wǎng)絡(luò)處理傳感器信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字信號(hào)的形式輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，采集終端處理器，有控制信號(hào)的輸出端口，有模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)的輸入端口，有向FPGA解碼模塊發(fā)送控制信號(hào)的端口，同時(shí)處理器還完成對(duì)各種傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理和校正等運(yùn)算功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)PGA解碼模塊接收來自處理器的控制信號(hào)，在內(nèi)部對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行解碼后輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，光電隔離模塊由TLP521-4構(gòu)成，該模塊將數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，通過弱電信號(hào)的控制，產(chǎn)生27伏的信號(hào)，用于控制風(fēng)機(jī)和加熱制冷等裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控終端算機(jī)上運(yùn)行指定環(huán)境監(jiān)控與自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件，該軟件從互聯(lián)網(wǎng)接收來自采集終端發(fā)送的經(jīng)過處理的各種環(huán)境信號(hào)，在后臺(tái)將這些信號(hào)加上時(shí)間和采集點(diǎn)標(biāo)記后，存入數(shù)據(jù)庫，在前臺(tái)進(jìn)行數(shù)碼顯示和曲線的選擇顯示。同時(shí)該軟件還包含了超限報(bào)警、報(bào)警設(shè)置、系統(tǒng)退出、系統(tǒng)關(guān)機(jī)、查看歷史數(shù)據(jù)等功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)/控制系統(tǒng)，它是由采集各種環(huán)境信號(hào)的傳感器，模擬選擇開關(guān)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集終端嵌入式計(jì)算機(jī)，F(xiàn)PGA控制信號(hào)解碼模塊，光電隔離，加溫、制冷和換氣等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，互聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)組成，本發(fā)明是通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)指定環(huán)境的溫度、濕度、特殊氣體濃度等指標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和圖形化顯示，并通過設(shè)定的指標(biāo)，對(duì)溫度、濕度等進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103064350SQ201110321550
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者許顏青, 張琦, 于彥峰 申請(qǐng)人:吉林省格潤物聯(lián)科技有限公司