CN206627155U - 一种无线环境监测*** - Google Patents
一种无线环境监测*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN206627155U CN206627155U CN201720301542.1U CN201720301542U CN206627155U CN 206627155 U CN206627155 U CN 206627155U CN 201720301542 U CN201720301542 U CN 201720301542U CN 206627155 U CN206627155 U CN 206627155U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- environment monitoring
- host computer
- monitoring system
- wireless environment
- telegon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种无线环境监测***，属于监测技术领域，其包括ZigBee无线通信网络、上位机程序及Android APP，所述ZigBee无线通信网络的硬件设施包括协调器及与协调器联通的多个终端节点，所述终端节点通过驱动电路分别与环境监测传感器、LED显示模块连接；所述协调器通过USB串行通信方式与上位机通信；所述上位机程序采用Socket通信技术实现与Android APP之间的通信。本实用新型可以对不同时间、任意地点的温度、湿度和有害气体等环境因素进行跟踪；具有成本低廉、配置方便、监测实时、可靠稳定、便于拓展等诸多特点和应用价值；且可通过安卓智能手机方便地对环境因素进行远程监控，能够满足人们日益增长的对环境质量的关注和需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及监测技术领域，具体的涉及一种成本低廉、配置方便的无线环境监测***。
背景技术
随着人们对于环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广。在日常生活中经常需要对环境的各种因素（包括温度、湿度和有害气体等）进行检测、控制等。通过传统方式采集环境监测的原始数据是一件很困难的工作。传统的以微处理器为中心的数据采集***，往往采取有线传输的方式进行现场数据采集。传统的数据采集***存在布线复杂、铺设线路受限、稳定性差、灵敏度低等问题。
无线传感器网络（WSN）为各种复杂环境因素数据的获取提供了方便。应用于环境监测的传感器网络，一般具有配置方便、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置，可以观察到微观的环境因素变化的特点和趋势。此外，WSN还被用于自然环境中的灾害预警、生态监测及特定对象的数量监测等方面。从与传统数据采集***对比的技术角度来看，无线传感器网络不论在技术上和还是实用性上都具备了传统数据采集***无法比拟的优势。因此，将无线传感网络技术应用于环境科学和环境监测，具有十分广阔的应用前景。
现阶段，发展起来并热门流行的短距离无线数据网络技术分别是WiFi、蓝牙技术、ZigBee、超宽带技术(UWB)和近距离无线传输(NFC)技术。其中，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
目前，虽然有ZigBee无线通信网络与安卓智能终端联合应用于环境监测中的研究出现，但是其研究不够深化具体，且针对两者之间难以直接连接的问题没有提出明确的解决方案。
实用新型内容
1.要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种无线环境监测***，其深化研究ZigBee无线通信网络与安卓智能终端在环境监测***中的应用，具体提出各部分之间的通信方式，可以对不同时间、任意地点的温度、湿度和有害气体等环境因素进行跟踪；具有成本低廉、配置方便、监测实时、可靠稳定、便于拓展等诸多特点和应用价值；且可通过安卓智能手机方便地对环境因素进行远程监控，能够满足人们日益增长的对环境质量的关注和需求。
2.技术方案
为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：
一种无线环境监测***，其包括ZigBee无线通信网络、上位机程序及AndroidAPP，所述ZigBee无线通信网络的硬件设施包括协调器及与协调器联通的多个终端节点，所述终端节点通过驱动电路分别与环境监测传感器、LED显示模块连接；所述协调器通过USB串行通信方式与上位机通信；所述上位机程序采用Socket通信技术实现与Android APP之间的通信。
进一步地，所述ZigBee的节点模块以CC2530芯片为核心。
进一步地，所述ZigBee的拓扑结构为星型网络拓扑结构。
具体地，所述环境监测传感器包括温湿度传感器和气体传感器，所述LED显示模块包括LED显示屏和LED灯。
进一步地，所述温湿度传感器采用DHT11数字温湿度传感器，所述气体传感器采用MQ-2气体传感器，所述LED显示屏采用OLED显示屏。
进一步地，所述LED灯的驱动电路采用由PWM调光的HV9910B芯片，用来控制LED灯的光强。将脉冲宽度调制PWM信号转换为精准的恒定电流，从而驱动高功率LED灯。
具体地，所述上位机为PC机。上位机（***服务器）对于数据传输速率等通信参数的要求并不高，可以使用PC机来代替。
进一步地，所述上位机通过短距离USB数据线连接实现与协调器的通信。
进一步地，所述上位机程序基于Socket通信技术通过WIFI网络实现与AndroidAPP的双向通信。
3.有益效果
（1）本实用新型采用ZigBee无线组网技术，同时融合socket网络通信技术以及Android终端应用程序设计技术，实现由ZigBee无线通信网络、上位机程序和Android APP三部分组成和融合的环境监测***。可以对不同时间、任意地点的温度、湿度和有害气体等环境因素进行跟踪；具有成本低廉、配置方便、监测实时、可靠稳定、便于拓展等诸多特点和应用价值；且可通过安卓智能手机方便地对环境因素进行远程监控，能够满足人们日益增长的对环境质量的关注和需求。
（2）本实用新型以PC机作为上位机来实现Android智能终端对无线环境监测***的控制，避免了ZigBee协议与TCP/IP协议不同而难以融合的问题；同时，使用USB数据线直接连接上位机和ZigBee无线通信网络的协调器，不仅能实现上位机对ZigBee无线通信网络的控制功能，上位机与ZigBee无线网络的通信实现无障碍，有线的串行通信可以实现上位机所有的控制功能；而且开发工作量适中。
（3）Android终端的APP在启动后需要主动与服务器进行连接，不仅要向服务器发出控制指令，还要能够接收服务器发来的环境监测信息。也就是说智能终端和服务器之间进行的是双向通信，故而采用Socket通信技术实现基于TPC/IP通信协议的通信。
附图说明
图1为本实用新型所提供***的硬件组成图；
图2为基于HV9910B的降压恒流LED驱动电路图；
图3为CC2530 I/O口的资源分配电路图；
图4为ZigBee的星型网络拓扑结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例
一种无线环境监测***，其包括ZigBee无线通信网络、上位机程序及AndroidAPP。
该***的硬件组成如图1所示，所述ZigBee无线通信网络的硬件设施包括协调器及与协调器联通的多个终端节点，所述终端节点通过驱动电路分别与环境监测传感器、LED显示模块连接；所述协调器通过USB串行通信方式与上位机通信。
为了实现上位机与Android APP之间的双向通信，所述上位机程序采用Socket通信技术实现与Android APP之间的通信。
1.终端节点连接的环境监测传感器的具体设置
在本实施例中，所述环境监测传感器包括温湿度传感器和气体传感器；所述LED显示模块包括LED显示屏和LED灯。具体地，所述温湿度传感器采用DHT11数字温湿度传感器，所述气体传感器采用MQ-2气体传感器，所述LED显示屏采用OLED显示屏。
在本实施例中，所述LED灯的驱动电路采用由PWM调光的HV9910B芯片，用来控制LED灯的光强。可将脉冲宽度调制PWM信号转换为精准的恒定电流，从而驱动高功率LED灯。基于HV9910B的降压恒流LED驱动，其电路如图2所示。工作过程及原理如下：
输入选用8～30V的直流电压，正极接到HV9910B的VIN引脚，输入电压通过电容C2滤波。场效应管IRFL014起到开关的作用：当其打开时，输入电流经过负载高亮LED、电感L1、开关管IRFL014、检测电阻R1流入到地。在这个过程中，电感不断地存储能量并且电流线性上升，检测电阻R1上的电压也跟着不断上升；当R1上的电压达到HV9910B CS引脚的检测电压时，开关管IRFL014关闭。IRFL014关闭时，因为电感L1具有阻碍电流变化的作用，所以电感的电流继续通过续流二极管MURS240T3为负载LED供电，这个过程中电感电流从峰值线性下降。可以得到结论：输出电流即为电感电流的平均值。
2.ZigBee无线通信网络的具体设置
在本实施例中，所述ZigBee的节点模块以CC2530芯片为核心。CC2530芯片就是给物联网设计的芯片，功耗极低，价格也相对低，关于物联网开发的资料是相对要多的。
对于CC2530芯片来说，I/O口是重要的内部资源，如何合理分配并保证各种传感器或驱动电路的正常运行，是硬件研发的重点。如图3所示，本实施例以P0.6为气体传感器的输入引脚，定义为“普通I/O”和“输入”；P0.7为温湿度传感器的输入输出引脚，定义为“通用I/O”；P1.0为驱动LED灯光亮度的PWM波输出引脚，定义为“普通I/O”和“输出”；P1.2 和P1.3为OLED显示屏的“时钟”和“数据”引脚，通过IIC方式实现CC2530与OLED的通信。
在本实施例中，所述ZigBee的拓扑结构为星型网络拓扑结构，如图4所示。其结构简单，组网容易，控制方便，易于管理，网络延迟少，误码率低。需要说明的是：图4中含有路由器，路由器可以转发数据，起到路由的作用；也可以收发数据，作为数据节点使用；路由器肩负着保持网络畅通的职责，为后加入的节点分配地址。但是由于本实施例中终端节点较少且使用了星状拓扑，所以本设计无需路由器。但不代表永远不使用，可以想象，如果本设计大量扩展ZigBee网络中的终端节点，那么路由器的作用就不可忽视了。
3.上位机和Android APP的具体设置
为了避免ZigBee协议与TCP/IP协议不同而难以融合的问题，且考虑到实施、控制等的难度问题，所述上位机为PC机。使得***的管理和监控功能大大增强。
因为ZigBee网络本来就是无线的，协调器和终端节点本来就具备无线通信的优点，没有必要再耗费资源和人力，通过GPRS远程通信技术来实现服务器与协调器的连接。故而，所述上位机通过短距离USB数据线连接实现与协调器的通信。
智能终端（手机）基于Android***的APP设计，不仅可以与服务器在同一个局域网内通过无线WIFI进行通信，也可以通过移动通信公网实行远距离的通信，即GPRS的远程通信方式。这两种通信方法均可采用Socket通信技术，根据TCP/IP通信协议实现实时的数据采集或指令控制。在本实施例中，所述上位机程序基于Socket通信技术通过WIFI网络实现与Android APP的双向通信。
4.工作原理
上述环境监测***的工作原理为：ZigBee无线通信网络用来接收环境监测参数，转化为模拟信息并传送给上位机；上位机用来接收并存储ZigBee无线通信网络传送来的信息，还可将信息传送给相应的Android APP；操作人员通过智能手机上的Android APP从上位机中调看相关信息，并下达查询、控制命令；上位机又将Android APP的命令传送给ZigBee无线通信网络，ZigBee无线通信网络控制环境监测装置执行命令。
所述ZigBee无线通信网络的内部工作原理为：协调器起着组织、管理网络和发号施令的作用，当网络中有新节点加入时，它会为新节点分配地址；终端节点如果接收到协调器的命令，则根据查询命令或控制命令进行处理——将各种传感器（主要有温湿度传感器和气体传感器）测量的数据发送至协调器；控制LED显示屏显示；或者输出PWM波至驱动电路，调节LED灯光的亮度。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种无线环境监测***，其特征在于，其包括ZigBee无线通信网络、上位机程序及Android APP，所述ZigBee无线通信网络的硬件设施包括协调器及与协调器联通的多个终端节点，所述终端节点通过驱动电路分别与环境监测传感器、LED显示模块连接；所述协调器通过USB串行通信方式与上位机通信；所述上位机程序采用Socket通信技术实现与Android APP之间的通信。
2.根据权利要求1所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述ZigBee的节点模块以CC2530芯片为核心。
3.根据权利要求2所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述ZigBee的拓扑结构为星型网络拓扑结构。
4.根据权利要求1所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述环境监测传感器包括温湿度传感器和气体传感器，所述LED显示模块包括LED显示屏和LED灯。
5.根据权利要求4所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述温湿度传感器采用DHT11数字温湿度传感器，所述气体传感器采用MQ-2气体传感器，所述LED显示屏采用OLED显示屏。
6.根据权利要求4所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述LED灯的驱动电路采用由PWM调光的HV9910B芯片，用来控制LED灯的光强。
7.根据权利要求1所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述上位机为PC机。
8.根据权利要求7所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述上位机通过短距离USB数据线连接实现与协调器的通信。
9.根据权利要求7所述的一种无线环境监测***，其特征在于，所述上位机程序基于Socket通信技术通过WIFI网络实现与Android APP的双向通信。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720301542.1U CN206627155U (zh) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | 一种无线环境监测*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720301542.1U CN206627155U (zh) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | 一种无线环境监测*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206627155U true CN206627155U (zh) | 2017-11-10 |
Family
ID=60208298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720301542.1U Expired - Fee Related CN206627155U (zh) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | 一种无线环境监测*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206627155U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108513277A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-09-07 | 无锡厚发自动化设备有限公司 | 一种实时环境监测*** |
| CN109239267A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 青岛海尔科技有限公司 | 一种气体含量检测方法及*** |
-
2017
- 2017-03-27 CN CN201720301542.1U patent/CN206627155U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108513277A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-09-07 | 无锡厚发自动化设备有限公司 | 一种实时环境监测*** |
| CN109239267A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 青岛海尔科技有限公司 | 一种气体含量检测方法及*** |
| CN109239267B (zh) * | 2018-09-17 | 2022-07-05 | 青岛海尔科技有限公司 | 一种气体含量检测方法及*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202310119U (zh) | 基于ZigBee无线传感网的物联网实验*** | |
| CN203775460U (zh) | 一种面向路灯物联网的节点控制器 | |
| CN102869166A (zh) | 城市led照明智能控制*** | |
| CN104797032A (zh) | 一种基于物联网技术的led智能照明控制***的实现方法 | |
| CN206627155U (zh) | 一种无线环境监测*** | |
| CN202549151U (zh) | 路灯无线测控实训*** | |
| CN204859208U (zh) | 用于办公楼宇用电信息采集与节能控制***的智能网关 | |
| CN202957989U (zh) | 一种基于Zigbee的农作物生长环境监测设备 | |
| CN208739112U (zh) | 一种无线中继装置 | |
| Ke et al. | Research of intelligent street light system based on ZigBee | |
| CN203608411U (zh) | 基于WiFi的新型智能LED灯控制电路 | |
| CN205247236U (zh) | 一种基于物联网的温度控制*** | |
| CN204442747U (zh) | 一种基于ZigBee技术的物联网灯具节能控制器 | |
| CN206117627U (zh) | 一种带无线WiFi功能的触摸式智能开关 | |
| CN205049873U (zh) | 基于无线传感器网络的智能家居*** | |
| CN204316828U (zh) | 一种智能灯控制装置 | |
| CN204314706U (zh) | 分离式物联网膜式燃气表远程控制结构 | |
| CN102316096A (zh) | 无线Zigbee和工业以太网总线协议转换适配模块 | |
| CN202178781U (zh) | 一种无线Zigbee和工业以太网总线协议转换适配模块 | |
| CN203223784U (zh) | 一种基于网络的led节能照明*** | |
| CN202972114U (zh) | Zigbee无线阀门控制器 | |
| CN204575124U (zh) | 基于ZigBee的盆栽环境信息采集*** | |
| CN103874235A (zh) | 用于led照明控制的低速无线局域网 | |
| CN204883276U (zh) | 通用型物联网控制器 | |
| CN101861046B (zh) | 电力线载波无极灯控制接收器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171110 Termination date: 20180327 |