專利名稱：一種基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測/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/控制自動化領(lǐng)域
2.
背景技術(shù)：
近年來，養(yǎng)殖場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)境因子對動物的生產(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)可以實現(xiàn)上述環(huán)境因子自動監(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)價格昂貴，不適合國情。針對目前養(yǎng)殖場發(fā)展的趨勢，提出了一種養(yǎng)殖場智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)養(yǎng)殖場智能監(jiān)控的特殊性，需要傳輸現(xiàn)場參數(shù)給管理者，并把管理者的命令下發(fā)到現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備，同時又要使上級部門可隨時通過互連網(wǎng)或者手機信息了解區(qū)域養(yǎng)殖場的實時狀況。遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測/控制系統(tǒng)使這些成為可能。所謂遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測/控制系統(tǒng)是指對特定環(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)，實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)控和控制的一種技術(shù)。遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測/控制自動化技術(shù)一般應(yīng)用于以下場合，如無人值守的基站、實驗室、各種養(yǎng)殖場等需要設(shè)定環(huán)境條件的場所。現(xiàn)有技術(shù)中均為單一環(huán)境條件監(jiān)測系統(tǒng)，不易于多種環(huán)境條件的監(jiān)測，多環(huán)境條件監(jiān)測時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算機發(fā)送控制信號給模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分時掃描檢測來自各種傳感器的信號，實現(xiàn)各種環(huán)境信號的采集處理，并將各種信 號加上時間和檢測點編號之后，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，并在終端顯示器上以曲線形式顯示；同時，采集終端嵌入式計算機對采集的各類信號進(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，發(fā)送控制信號，并通過FPGA解碼器后，通過光電隔離模塊，對各種執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行控制，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動化調(diào)節(jié)和監(jiān)控，操作和運行方便可靠，運營成本低，具有很強實用性。
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/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/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 模擬選擇開關(guān)在嵌入式計算機控制下，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算機底層控制中心
· FPGA控制信號解碼模塊對控制信號解碼籲光電隔離隔離弱電和強電信號，防止干擾
加溫、制冷和風(fēng)機等執(zhí)行機構(gòu)籲互聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)控終端計算機工作流程如下采集終端嵌入式計算機發(fā)送控制信號給模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分時掃描檢測來自各種傳感器的信號，并將各種信號加上時間和檢測點編號之后，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，并在終端顯示器上以曲線形式顯示；同時，采集終端嵌入式計算機對采集的各類信號進(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，發(fā)送控制信號，并通過FPGA解碼器后，通過光電隔離模塊，對各種執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行控制，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動化調(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/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,PA0、PA1和PA2是來自采集終端計算機的控制信號，通過PA0、PA1和PA2的控制,選通inputl至input8中的任一個信號至第12引腳輸出，該信號再經(jīng)過R41、R43兩個電阻構(gòu)成的分壓網(wǎng)絡(luò)和由運放U35構(gòu)成的反向器輸出，信號為ToAd至模數(shù)采樣器。這樣，通過采集終端計算機的控制，就實現(xiàn)了輸入模擬信號的循環(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/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)電阻和運放網(wǎng)絡(luò)處理后的傳感器信號，該信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字信號的形式輸出，信號為PBO至PB7，其中PBO至PB3分時復(fù)用了高四位和第四位信號，這八個數(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/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，PB端口作為模數(shù)轉(zhuǎn)換信號的輸入口，PC端口向FPGA控制信號解碼模塊發(fā)送控制信號。同時，該處理器還完成對各種傳感器的輸出信號進(jìn)行處理和校正等運算功能。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/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)動信號。FPGA模塊接收來自處理器的控制信號PCO至PC15，在內(nèi)部對這16個控制信號進(jìn)行解碼后，輸出UB2至UB9，UC2至UC9共16個信號，這兩組信號分布輸出至U2和U3兩個模塊進(jìn)行驅(qū)動爭強，用于驅(qū)動后面的光耦電路。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/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)字信號和模擬信號進(jìn)行隔離，在來自HC245弱電信號的控制下，使U6模塊的16、14、12和10等引腳產(chǎn)生27伏的信號，用于控制風(fēng)機和加熱制冷等裝置。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/控制系統(tǒng)光電隔監(jiān)控終端軟件界面圖所示，在監(jiān)控終端計算機上運行指定環(huán)境監(jiān)控與自動化控制系統(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，在后臺將這些信號加上時間和采集點標(biāo)記后，存入數(shù)據(jù)庫，在前臺進(jìn)行數(shù)碼顯示和曲線的選擇顯示，如上圖所示。同時該軟件還包含了退出、關(guān)機、查看報告等功能。
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/控制系統(tǒng)，其特征在于，采集終端嵌入式計算機發(fā)送控制信號給模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分時掃描檢測來自各種傳感器的信號，并將各種信號加上時間和檢測點編號之后，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，并在終端顯示器上以曲線形式顯示；同時，采集終端嵌入式計算機對采集的各類信號進(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，發(fā)送控制信號，并通過FPGA解碼后，通過光電隔離模塊，對各種執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行控制，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動化調(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/控制系統(tǒng)，其特征在于，各種傳感器的輸入信號，在采集終端計算機的控制信號作用下，通過模擬開關(guān)實現(xiàn)信號選擇輸出。
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/控制系統(tǒng)，其特征在于，模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前，有電阻和運放網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的信調(diào)理網(wǎng)絡(luò)處理傳感器信號，該信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字信號的形式輸出。
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/控制系統(tǒng)，其特征在于，采集終端處理器，有控制信號的輸出端口，有模數(shù)轉(zhuǎn)換信號的輸入端口，有向FPGA解碼模塊發(fā)送控制信號的端口，同時處理器還完成對各種傳感器的輸出信號進(jìn)行處理和校正等運算功能。
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/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，在內(nèi)部對控制信號進(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/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)字信號和模擬信號進(jìn)行隔離，通過弱電信號的控制，產(chǎn)生27伏的信號，用于控制風(fēng)機和加熱制冷等裝置。
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/控制系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控終端算機上運行指定環(huán)境監(jiān)控與自動化控制系統(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，在后臺將這些信號加上時間和采集點標(biāo)記后，存入數(shù)據(jù)庫，在前臺進(jìn)行數(shù)碼顯示和曲線的選擇顯示。同時該軟件還包含了超限報警、報警設(shè)置、系統(tǒng)退出、系統(tǒng)關(guān)機、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/控制系統(tǒng)，它是由采集各種環(huán)境信號的傳感器，模擬選擇開關(guān)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集終端嵌入式計算機，F(xiàn)PGA控制信號解碼模塊，光電隔離，加溫、制冷和換氣等執(zhí)行機構(gòu)，互聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控終端計算機組成，本發(fā)明是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對指定環(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)，對溫度、濕度等進(jìn)行自動化調(diào)節(jié)。
文檔編號G05B19/418GK103064350SQ201110321550
公開日2013年4月24日 申請日期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 申請人:吉林省格潤物聯(lián)科技有限公司