DTU在环境温度监测系统中的应用

[hek320]

我们的日常生活、生产常常和环境的温度息息相关，在某些生产领域对温度的实时监测和控制已成为生产过程中非常重要的技术，比如：能源，化工等行业。近年来，随着计算机技术和通信技术的不断发展，数据的传输从有线发展到采用无线方式进行实时传输。GPRS通信技术就以其不需要架设通信线路、组网灵活方便、资源利用率高等独特的优势使其在无线数据传输系统中越来越被重视。
本文根据远程温度监测的需要，提出了一种基于GPRs的环境温度监测系统，采用单片机作为核心控制器件对数据进行采集，利用GPRS DTU无线通信模块远程无线数据传输，控制中心服务器接收GPRS传输过来的数据，客户端计算机利用监测软件实现温度数据的显示、查询。

1监测系统总体结构
监测系统由数据采集终端和控制中心两部分构成。数据采集终端负责温度数据的采集，通过GPRs模块发送数据到控制中心服务器，客户端计算机通过软件分析处理，实现采集数据的实时显示、曲线显示、数据存储等功能。系统整体结构如图1所示。
采集终端由温度传感器和单片机构成，温度传感器采集温度，由单片机对温度数据进行处理并通过RS232串口发送至GPRS模块，GPRS模块将数据无线传输到控制中心服务器上，客户端计算机通过Internet利用监测软件对数据进行显示，处理和保存。

图1 监测系统总体结构图

2系统采集终端硬件设计
数据采集终端的硬件组成以5 l系列单片机为核心，包括一个数字温度传感器DS18B20，电源模块，串口模块，GPRS DTU通信模块Q24PLUS等。51系列单片机由I／O VI采集数字温度传感器DSl8B20的信号，经分析处理，再通过RS-232串口将温度数据发送给PTD5000无线模块由其通过GPRS网络发送至监控中心服务器。硬件结构框图如图2所示。

图2系统硬件结构图

2．1电源模块
由于温度传感器DSl 8B20供电电压为5V，51系列单片机和GPRS DTU Q24PL模块的工作电压都为5V，因此本系统只需要通过变压器与市电连接提供电源。
2．2温度传感器
温度传感器采用美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20，DS18B20采用导热性高的密封胶灌封，保证了温度传感器的高灵敏性，极小的温度延迟。该温度传感器支持“一线总线”接口(1一Wire)，测量温度范围为-55℃一+125℃，在-l0℃～+85℃范围内，精度为士0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。
2．3 GPRS无线传输模块
本系统采用的Q24PLUS GPRS DTU无线数据传输终端是本公司开发的GPRS DTU系列产品之一，它是即插即用，实现RS232与TCP／UDP协议透明转换的专用产品，主要满足客户对无线数据业务的需求，为远程数据通讯提供无线接口。用户只需设置一些参数就可以实现将嵌入式系统直接与Internet相连，实现网络的互连互通。极大地简化了用户开发过程，使得远程终端与服务器之间的通讯就像普通串口设备通讯一样简单。
3系统软件设计
系统软件由采集终端软件和控制中心客户端软件两部分组成，采集终端软件采用C语言编写，写入单片机对温度进行采集和处理后由GPRS模块进行发送。控制中心软件实现采集数据的实时显示、曲线显示、数据存储等功能。
终端通过RS一2 3 2串口与Q24PLUS GPRS DTU模块连接，用AT指令对GPRS模块初始化和控制。通信链路的建立与解除均由控制中心发出的信息数据帧来控制终端将采集到的数据放在缓存中，如需要传输时先进行PPP拨号建立连接，使用可扩展的链路控制协议(LCP)来建立、配置和测试数据，用网络控制协议簇(NCP)来建立和配置不同的网络层协议。连接建立后程序将数据进行TCP／IP打包，将TCP／IP数据包通过GPRs模块发送给控制中心，按照一定的规则将数据包中的数据提取出来，建立数据库，终端软件流程见图3所示。

图3终端软件流程

监测软件拟采用基于客户机／服务器(C／S)结构模式，用户端通过INTERNET网络访问服务器，以Visual Basic为开发语言、 SQL Server为数据库环境。软件功能模块包括系统自检、用户管理、数据读取显示、报警参数设置、历史数据分析等模块，其结构如图4所示。

图4 监测系统软件结构图

4结语
本系统采用单片机为采集终端的控制器，DSl8B20数字温度传感器采集温度，通过GPRS把采集到的数据传到远程控制中心服务器，控制中心客户端计算机通过监测软件实现数据的实时显示、查询和存储。系统稳定性较好，测量数据准确，能够广泛应用于各种环境温度的监测，也充分体现了Q24PLUS GPRS DTU的应用范围。