基于GPRS的嵌入式配電設備機房智能監控系統

摘 要：環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測系統，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境包括溫度、濕度、漏水情況進行實時監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

系統選用S3C2410為核心處理器，Linux2.6.35為操作系統，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，從而實現了控制系統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測，發現險情第一時間通過短信方式進行報警。

2系統硬件電路設計

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 非穩態電路，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 非穩態電路

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）

輸出循環周期=Thigh*F=R2/（R4+2*R2）

為了使循環時間降低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控系統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，一旦發現溫濕度超限及漏水，系統會自動向預存于控制器中管理員的手機號碼發送短信。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接口與監控系統進行通信，可以方便接入控制系統。帶有繼電器干接點常開及常閉輸出，連接聲光報警。

3 系統軟件設計

3.1 web服務器移植

基于GPRS的嵌入式智能家居監控系統選用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控系統方便進行擴展，控制系統采用嵌入式S3C2410開發板，便于開發設計，用戶可以根據設計需求進行定制開發，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控系統以通過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的GPRS上網功能提供擴展功能。

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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。