CN106950882B - 基于4g通信的智能机车温湿度远程信息传输与控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于4G通信的智能机车温湿度远程信息传输与控制***，***包含温湿度采集模块、单片机、继电器、通信模块、服务器和手机终端软件模块，温湿度采集模块将采集到的温湿度数据传输给单片机，单片机通过与通信模块连接将温湿度数据转发至服务器，手机终端软件模块可根据服务器的IP地址获取存储在服务器内部的数据并展现给使用者，使用者选择发出温湿度调控指令至服务器，通信模块可根据服务器的IP地址获取存储在服务器内部的温湿度调控指令，最后经由单片机控制与单片机连接的继电器的按键实现机车温湿度的控制。本发明可实时监控智能机车内部温湿度状况，并能对监测的温湿度状况进行实时处理，提高了人与车的交互性。

Description

基于4G通信的智能机车温湿度远程信息传输与控制***
技术领域
本发明涉及车联网应用***中一种车与人之间通过4G网络互相通信的方法，属于通信技术领域。
背景技术
伴随着网络技术、传感器技术、通信技术和控制技术的发展，车联网行业作为上述技术的结合体也正作为新兴产业不断成长着。车联网的应用作为汽车的附加应用产品也越来越受到人们的欢迎。在车联网应用***中，国内外企业都正在为满足汽车使用者的附加需求开辟新的服务应用。目前，一般将车联网应用***分为三层：数据感知层、网络层和应用层，通过对这三层的设计实现车联网应用***种类的多样化。较早投入市场的通用汽车OnStar***将该***分为四大主要模块：无线通信模块、控制模块、数据采集模块和信息服务模块，从而实现碰撞自动求助、车门远程应急开启、道路救援、被盗车辆定位、车辆核心部件检测等功能。根据四大模块的连接来实现车内信息的获取与控制；大众汽车的应用***也实现了通过android和iPhone对车辆进行远程访问，具有解锁车门、定位停车位置等功能；宝马公司也将应用***idrive更新至第三代，提供导航、互联驾驶、SOS紧急呼救***等服务。如今，还有越来越多的企业偏向于娱乐性应用***的开发。
随着车联网应用***的普遍化，越来越多的服务模块将应用于车载***中，使汽车使用的安全性、便利性、娱乐性等各方面性能得到极大提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、响应时间较短的车联网应用***，可用于实现使用者对智能机车内部温湿度状况的信息获取与对车内空调的远程自主调控。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案为基于4G通信的智能机车温湿度远程信息传输与控制***，***包含温湿度采集模块、单片机、继电器、通信模块、服务器和手机终端软件模块，温湿度采集模块将采集到的温湿度数据传输给单片机，单片机通过与通信模块连接将温湿度数据转发至服务器，手机终端软件模块可根据服务器的IP地址获取存储在服务器内部的数据并展现给使用者，使用者选择发出温湿度调控指令至服务器，通信模块可根据服务器的IP地址获取存储在服务器内部的温湿度调控指令，最后经由单片机控制与单片机连接的继电器的按键实现机车温湿度的控制。
进一步，上述温湿度采集模块的温湿度感应器对车内温湿度做周期性的信息采集，并存储于单片机内。
上述通信模块周期性地向服务器获取信息，检测到空调调控指令后，将指令信息传输至单片机。
本发明的有益效果：
1)可实时监控智能机车内部温湿度状况，并能对监测的温湿度状况进行实时处理，提高了人与车的交互性。
2)采用固定IP地址服务器进行数据存储，获取数据之前需输入服务器密码，具有一定的安全性。
3)可通过实时温湿度信息的传输得到使用者温湿度调控指令的反馈，使用者可根据个人来调整温湿度，可全部实现自主化调控，具有较好的自助性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为STC90C516单片机结构示意图。
图3为DHT11温湿度采集模块示意图。
图4为Quectel EC20通信模块示意图。
图5为服务器连接模块示意图。
图6为安卓软件模块示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
为便于本领域的普通技术人员理解和实施本发明，现提供一个实施例，如下：
本发明的实现总体方案为：通过温湿度采集模块将温湿度数据传输给单片机存储器，由Quectel EC20 4G通信模块向服务器进行转发，此时Android软件模块便可根据服务器IP地址获取存储在服务器内部的数据并展现给使用者。使用者根据主观选择发出温湿度调控指令，并将其发送至服务器，此时Quectel EC20通信模块便可根据服务器IP地址获取存储在服务器内部的温湿度调控指令。最后再由单片机控制继电器的按键。
具体实现方式如下：
步骤1：温湿度采集模块核心为DHT11温湿度敏感器，温湿度敏感器采集到智能机车温湿度数据后可通过烧录单片机实现对温湿度数据的进行周期性地采集并存储在STC90C516单片机内部。
步骤2：Quectel EC20 4G通信模块完成对温湿度数据由单片机到远程服务器的传递。每采集一次温湿度数据，Quectel EC20通信模块都将自动上传至远程服务器。具体而言将温湿度信息上传至IP地址为139.224.9.212的服务器中MySQL内部。
步骤3：服务器连接模块在服务器内部搭建MySQL数据库服务器，实现对QuectelEC20通信模块的数据接收与向软件客户端的数据发送，以及后期用户反馈指令的传递。根据用户需求，android软件向远程服务器获取数据并显示于手机界面，检测用户是否需要对车内温度进行调控。
步骤4：在Android studio环境下进行Android软件的开发。Android软件模块将为用户的查询和控制提供简洁的平台。用户将可通过该软件连接服务器随时查询智能机车内部温湿度数据，并根据主观选择调控车内温度。软件终端将指令发送至服务器实现对车内温湿度信息的反馈。用户输入空调调控指令，软件通过互联网将指令发送至IP地址为139.224.9.212的服务器。4G通信模块周期性向服务器获取信息并检测到空调调控指令后，将指令信息传输至单片机。由单片机烧录程序控制空调按键。
步骤5：继电器模块用来模拟空调开关。在本模块中设置两个继电器，分别实现升温与降温两类状态命令。4G模块从服务器获取用户反馈指令信息后，通过STC90C516单片机内部烧录程序传输至继电器。
本发明的总体结构示意图如图1所示。
参照图2，单片机STC90C516RD+I/O口P2.0电平拉低为低电平18μs后再拉高并延时20μs。单片机设为输入，并判断DHT11响应信号，判断DHT11是否有低电平响应信号，如不响应则跳出，响应则判断DHT11发出80us的低电平响应信号是否结束。若结束判断DHT11是否发出80us的高电平，如发出则进入数据接收状态。然后,接收并计算温湿度感应器4位8bit数据之和，并对其进行校验。
通过校验则将其赋给全局温湿度变量U8T_data_H，U8T_data_L，U8RH_data_H，U8RH_data_L，U8checkdata。采用串口中断，为方式2。如果接收中断标志位不为0，则将其置为0并当接收缓冲区数据为回车时，不接收数据，当其数据不为换行时，将数据接收至Rec_Buf数组。如果接收中断标志位为零，将发送中断标志位置0。
参照图3，发送联机指令AT连接4G模块，采用while循环，使其未返回OK时继续联机；成功联机后，发送AT指令AT+QIOPEN＝1,0，\"TCP\",\"117.28.200.13\",1001，0，4进行TCP连接，采用while循环，使其未返回CONNECT继续尝试连接。发送AT指令AT+QICLOSE关闭TCP连接，并于返回值不为CLOSE OK时重复。判断温度是否达到25℃，若达到则将P1.0口置为0，关闭继电器1。判断温度是否低于15℃，若是，将P1.1口置为0，关闭继电器2。延时20ms后进行下一次与服务器连接获取指令。此模块涉及如下定义:
1，定义如下函数分别用于发送不同的数据：SendData，Send_ASCII，Send_Hex。
2，定义InitUART，用于串口初始化，其参数如下：采用方式2工作，波特率为4800。
3，定义Hand，用于判断4G模块及其远程连接响应。
4，定义CLR_Buf，用于清空串口缓存区。
参照图4，在服务器内部搭建MySQL，建立链表用于存放收集到的温湿度数据以便Quectel EC20通信模块和手机终端软件数据的获取。由于使用透传模式，服务器所发给4G模块的数据直接通过串口输出，则判断串口接受数据是否为发送温湿度指令，若是，调用温湿度测量函数，通过4G模块发送温湿度数据。若不是，用if else嵌套判断是否为开制热开关，若是，将P1.0口置为1，控制继电器1开，若不是，则为制冷开关，将P1.1口置为1。
参照图5，运用Java语言在android studio环境下进行安卓软件模块化的依次编写：获取数据、发送指令、界面封装以及整体调试。获取数据和发送指令使用HttpURLConnection。首先获取到HttpURLConnection的实例，获取到实例之后，便可以设置HTTP请求所使用的方法。Http请求使用GET和POST。GET表示希望从服务器那里获取数据，POST表示希望提交数据给服务器。最后调用disconnect()关闭HTTP连接。将这些通用的网络操作封装到一个公共的类里面，使用静态方法，当发起网络请求时，调用此方法。在整体调试过程中，对获取数据和发送指令分别进行调试，调试无误之后直接使用静态方法进行数据传输。
参照图6，用两个继电器模拟空调的升温与降温两种状态。编写烧录程序将继电器烧录至STC90C516单片机，实现单片机对继电器的控制。
实验证明，本发明具有成本低、抗干扰能力强、实时性高、测量精度高的显著优势，可测量温度范围达到0℃～50℃，湿度范围达到20％～90％，温度测量精度为2℃，湿度测量精度为5％。可应用于多种空调远程调控场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (1)

1.基于4G通信的智能机车温湿度远程信息传输与控制***，其特征在于，***包含温湿度采集模块、单片机、继电器、通信模块、服务器和手机终端软件模块，温湿度采集模块将采集到的温湿度数据传输给单片机，单片机通过与通信模块连接将温湿度数据转发至服务器，手机终端软件模块可根据服务器的IP地址获取存储在服务器内部的数据并展现给使用者，使用者选择发出温湿度调控指令至服务器，通信模块可根据服务器的IP地址获取存储在服务器内部的温湿度调控指令，最后经由单片机控制与单片机连接的继电器的按键实现机车温湿度的控制，温湿度采集模块的温湿度感应器对车内温湿度做周期性的信息采集，并存储于单片机内，所述通信模块周期性地向服务器获取信息，检测到空调调控指令后，将指令信息传输至单片机；
所述***具体实现方式包括：
步骤1：温湿度采集模块核心为DHT11温湿度敏感器，温湿度敏感器采集到智能机车温湿度数据后能通过烧录单片机实现对温湿度数据的进行周期性地采集并存储在STC90C516单片机内部；
步骤2：Quectel EC20 4G通信模块完成对温湿度数据由单片机到远程服务器的传递，每采集一次温湿度数据，Quectel EC20通信模块都将自动上传至远程服务器，具体而言将温湿度信息上传至IP地址为139.224.9.212的服务器中MySQL内部；
步骤3：服务器连接模块在服务器内部搭建MySQL数据库服务器，实现对Quectel EC20通信模块的数据接收与向软件客户端的数据发送，以及后期用户反馈指令的传递，根据用户需求，android软件向远程服务器获取数据并显示于手机界面，检测用户是否需要对车内温度进行调控；
步骤4：在Android studio环境下进行Android软件的开发，Android软件模块将为用户的查询和控制提供简洁的平台，用户将可通过该软件连接服务器随时查询智能机车内部温湿度数据，并根据主观选择调控车内温度，软件终端将指令发送至服务器实现对车内温湿度信息的反馈，用户输入空调调控指令，软件通过互联网将指令发送至IP地址为139.224.9.212的服务器，4G通信模块周期性向服务器获取信息并检测到空调调控指令后，将指令信息传输至单片机，由单片机烧录程序控制空调按键；
步骤5：继电器模块用来模拟空调开关，在本模块中设置两个继电器，分别实现升温与降温两类状态命令，4G模块从服务器获取用户反馈指令信息后，通过STC90C516单片机内部烧录程序传输至继电器。
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