基于GPRS的嵌入式配電設備機房智能監(jiān)控系統(tǒng)

摘 要：環(huán)境控制對于圖書館配電設備機房具有重要意義。本課題設計的圖書館配電設備機房智能監(jiān)測系統(tǒng)，采用先進的溫濕度傳感器、漏水檢測繩采集溫濕度信號及漏水信號，結合GPRS技術以及嵌入式相關技術，對圖書館配電設備機房的環(huán)境包括溫度、濕度、漏水情況進行實時監(jiān)測并做出相應控制指令。

關鍵詞： 配電室機房 GPRS 嵌入式

1總體設計方案

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模擬轉換器（ADC），本設計中用了2路模擬通道，分別采集圖書館配電設備機房的溫度值和濕度值，使用2路串口，串口1負責與漏水檢測傳感器進行通信，串口2負責GPRS模塊交互；1路開關量通道控制報警器控制系統(tǒng)的硬件平臺定制完成后，本設計根據項目中的功能需要進行了內核的裁剪移植、驅動程序的編寫及添加、應用程序的開發(fā)，從而實現了控制系統(tǒng)能夠按照項目的需求進行自動運行。本設計可以實現對圖書館配電設備機房的溫度、濕度及漏水情況進行監(jiān)測，發(fā)現險情第一時間通過短信方式進行報警。

2系統(tǒng)硬件電路設計

2.1 溫濕度傳感器模塊設計

2.1.1溫度檢測模塊

本設計選用PT100作為溫度傳感器，結合電流變送器及擴展電路將溫度信號轉換為模擬量的0～3.3V電壓信號并傳送給控制器的A/D轉換接口。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℃。具有高精度冷端補償電路，全溫度范圍絕對誤差±0.5℃。

2.1.2濕度檢測模塊

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

濕度測量電路設計如圖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R2 與R4 充電到門限電壓（約0.67Vcc），通過R2 放電到觸發(fā)電平（約0.33Vcc），然后R4通過引腳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)時間降低50% ，則與R2相比，R4 應該非常小，但是不要低于最小值。電阻R3是為了短路保護，555 必須為CMOS。555 電路的非平衡電阻R1是做內部溫度補償，目的是為了引入溫度效應，使它與HS1101的溫度效應相匹配。R1必須象所有的R-C時鐘電阻的要求一樣，1%的精度最大的溫度效應應該小于100ppm。

2.2 GPRS模塊設計

本設計為了更好的實現圖書館配電設備機房智能監(jiān)控系統(tǒng)全天候自動運行的功能，設計了短信報警功能，夜間設備自動運行時，一旦發(fā)現溫濕度超限及漏水，系統(tǒng)會自動向預存于控制器中管理員的手機號碼發(fā)送短信。GPRS模塊通過串口線連接到S3C2410的串口，掛載完成后，GPRS相當于一個設備文件，可以通過系統(tǒng)函數open（），read（），write（），close（）對/dev/s3c2410/ttyS0進行讀寫操作。

2.3漏水檢測模塊設計

漏液定位控制器采用modbusRTU協議，通過RS485接口與監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，可以方便接入控制系統(tǒng)。帶有繼電器干接點常開及常閉輸出，連接聲光報警。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 web服務器移植

基于GPRS的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)選用BOA+CGI的程序設計方案，CGI和www的工作原理HTTP協議是‘www的基礎，它是基于‘客戶/服務器模型，服務器可以同時為分布于網絡中的客戶端提供服務，建立在TCP/IP協議之上的“無連接”協議，其每次連接只能回應單個請求。服務器運行機制為，始終有一個守護進程正常運轉，并實時監(jiān)聽端口，等待來自客戶的申請。當一個申請來到時，將及時分配一個子進程為申請連接服務。系統(tǒng)通過分析請求身份，服務器利用CGI調用外部應用程序或返回HTML文件，同時將處理結果返回。系統(tǒng)腳本程序利用CGI進行交互，根據客戶端提出請求時采取的方法，服務器將客戶所提供的信息進行收集，并把信息及時發(fā)送至指定的CGI程序。

4功能實現

基于GPRS的嵌入式配電設備機房智能監(jiān)控系統(tǒng)方便進行擴展，控制系統(tǒng)采用嵌入式S3C2410開發(fā)板，便于開發(fā)設計，用戶可以根據設計需求進行定制開發(fā)，利用手機接收報警信息，及時獲取險情報警。基于GPRS的嵌入式配電設備機房智能監(jiān)控系統(tǒng)以通過Internet 方式提供遠程訪問服務及時查詢相關溫度及濕度信息，利用GSM短信息功能通知用戶險情，同時用戶可使用系統(tǒng)的GPRS上網功能提供擴展功能。

參考文獻：

[1] 韓小濤， 尹項根， 張哲， 等. 嵌入式Web 服務器技術及其在電力系統(tǒng)中的應用綜述[J]. 電網技術， 2003，5（27）： 58-62.

[2] 柴怡浩. 新型COD的測定理論及方法研究[D]. 上海：華東師范大學，2005.

[3] 劉亮亮. 基于GIS大連市環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 遼寧：大連理工大學，2010.

[4] 李文根. 基于GPRS的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)設計[D]. 四川：西南交通大學，2009.

作者簡介：楊東（1987-），男，漢族，山東，助理電氣工程師，研究生，單位：青島市圖書館，研究方向：電氣設備管理。