一种森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置，主要包括CPU模块，模数AD转换，RS232串口模块，GPRS无线传输模块，flash数据存储模块，日历时间产生模块，温度采集模块，电源管理模块。其中CPU模块通过RS232串口与森林环境空气质量检测设备交互命令与数据，一方面采集检测设备的测量数据，一方面监控检测设备的工作状态。通过温度采集模块测量生态站点室内温度，用于保障空气质量检测设备运行在适宜的温度环境。还可通过AD转换模块采集其它环境数据，并为所有采集数据添加时间戳，保存在flash芯片中。同时采用GPRS模块将采集的数据和检测设备的工作状态信息无线上传至网络服务器，使森林环境空气质量检测数据的获取手段变得简单、方便和可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量与监测
，特别涉及一种森林环境下空气质量数据的采集与无线传输装置。
技术介绍
现如今，大气污染已经成为城市居民无法逃避的问题，空气环境指标的监测为生态系统的健康评价与管理提供便捷，实时、准确的环境数据获取与分析为环保部门制定政策、采取措施以减轻污染,保护人民身体健康提供科学依据。然而，由于大多数生态环境监测站点建设在郊区、森林和公园，给空气质量检测数据的实时传输带来困难，使相关工作人员不得不定期到生态站点进行现场数据采集，这不仅消耗了大量人力、物力和时间，而且所采集的数据不具有实时性，且异构分散，难以进行统一管理和后续的处理分析。另一方面，生态站点的自动化检测设备在遇到故障或突发状况(如停电)停止工作时，站点管理人员难以及时发现并解决问题，这可能导致长时间的数据丢失。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于森林生态环境参数监测领域，集数据采集、设备状态监测、和数据无线传输等功能于一体的终端装置。为准确、便捷和实时获取森林生态空气质量参数，以及可靠、及时监控检测设备的工作状态提供方法，给生态环境监测及科研人员提供便利。为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种森林空气质量检测数据的采集与无线传输装置，包括CPU模块，模数AD转换，RS232数据采集模块，GPRS无线数据传输模块，flash数据存储模块，日历时间产生模块，温度采集模块，电源管理模块。所述CPU模块采用NI公司生产的型号为MSP430F149的单片机，具有低功耗高可靠性的特点；所述RS232数据采集模块与CPU的UART模块相连，所述终端装置通过所述RS232数据采集模块与森林环境空气质量检测设备相连，用于交互命令与数据，一方面采集检测设备的测量数据，一方面监控检测设备的工作状态；所述温度采集模块与CPU的I/O模块相连，用于监测生态站点的室内温度；所述终端装置还可通过AD转换模块采集其它模拟信号输出的环境数据，并将采集的数据附上上时间戳，保存在所述的flash数据存储芯片中；所述GPRS模块通过排针与主板相连，所述CPU通过串口与GPRS模块交互数据，用于将采集的数据和检测设备的工作状态信息无线上传至网络服务器。可选地，所述森林环境空气质量检测设备是指生态环境空气质量监测领域的常用设备，包括：美国ThermoScientific公司生产的42i型NO-NO2-NOx分析仪，43i型SO2分析仪，48i型CO分析仪，49i型O3分析仪，410i型CO2分析仪，以及国产蓝盾光电子有限公司生产的大气颗粒物PM2.5分析仪和大气颗粒物PM10分析仪。可选地，所述终端装置可采集和传输的环境空气质量参数包括：NO、NO2、NOx、SO2、CO、O3、CO2、PM2.5以及PM10等在空气中的含量。可选地，所述单片机的控制功能包括：数据采集功能，通过所述RS232功能模块和所述森林空气质量检测设备通信，一方面发送指令以获取检测设备的测量数据，另一方面，当3次发送指令而没有收到检测设备应答时，判定检测设备故障，生成检测设备故障的工作状态数据。数据无线传输功能，通过所述单片机的UART0功能模块和所述GPRS模块通信，控制所述GPRS模块无线传输采集到的空气质量参数数据和检测设备的工作状态数据。传输装置自身状态报告功能，所述数据采集与传输装置定时向服务器发送自身工作状态信息，方便远端监控人员在不能正确接收测量数据的情况下判断故障源。可选地，所述GPRS模块采用独立的功能模块，用排针和主板相连，便于替换和错误调试。可选地，所述GPRS模块采用紧凑型、高可靠性的双频GSM/GPRS无线模块SIM900a作为主芯片。可选地，所述温度采集模块采用型号为DS18B20的数字温度传感器，具有体积小，成本低，精度高的特点。所述温度采集模块用于采集野外生态站室内温度，起到监测生态站室内空调工作状态，保障检测设备工作在适宜的环境温度，避免因温度过高而导致检测设备损坏。可选地，所述模数AD转换模块可采集8路模拟信号输出的生态环境参数。可选地，所述日历时间产生模块为采集的生态环境参数打上时间戳。可选地，所述flash数据存储模块用于存储采集的生态环境数据，超出容量的数据将覆盖早先存储的数据。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过采用高可靠性的双频GSM/GPRS无线模块实时上传生态监测站点采集的环境空气质量参数信息，极大节省了相关从业者的人力、物力和时间，降低了数据出错的概率，提高了数据的可管理性，为后续的数据处理、实时展示提供方便；通过监测环境检测设备的工作状态，并实时上传给服务器端，有利于监控人员及时发现并修复检测设备的故障问题，避免因故障无法测量导致的长时间数据丢失；通过监测森林生态环境参数监测站点室内温度，并实时上传给服务器端，有利于监控人员掌握生态站点室内的空调工作状态，避免因工作环境温度过高而导致检测设备损坏。附图说明图1为本专利技术所提供的森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置的结构框图；图2为本专利技术所提供的森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置的工作流程框图；图3为本专利技术所提供的森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置的应用场景图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。本专利技术所提供的森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置的一种具体实施方式如图1所示，该系统包括CPU模块101，AD模数转换模块102，I/O模块103，串行通信UART0模块104和UART1模块105，GPRS无线传输模块106，RS232串口电平转换模块107，外接的空气质量检测设备108，装置供电电源模块109，CPU复位电路110，LED指示灯111，数字温度传感器112，flash数据存储模块113，日历时间产生模块114。其中CPU模块101采用NI公司生产的型号为MSP430F149的单片机，具有丰富内部资源、低功耗和高可靠性的特点；AD模数转换模块102，I/O模块103，UART0104和UART1105均为CPU模块101的内部资源，对其添加简单外围电路便可实现相应功能。UART1模块105通过串口电平转换模块107将TTL电平转换成RS232电平，与森林环境空气质量检测设备108相连，用于交互命令与数据，一方面采集检测设备的测量数据，一方面监控检测设备的工作状态。GPRS模块106通过排针与主板相连，通过UART0模块104与CPU交互数据，用于将数据无线上传至网络服务器。电源模块109用于电压适配，将12V输入电压转换成3.3V给CPU供电，以及转换成5V给GPRS模块供电。CPU的I/O模块103控制两个LED指示灯111，其中一个用于指示GPRS状态信号，另一个用于指示数据发送状态，当数据发送成功时指示灯快速闪烁。温度传感器113直接焊接在电路板上，型号为DS18B20，具有体积小，硬件开销低，精度高的特点，用于测量生态环境监测站室内温度，并通过GPRS模块106及时上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置，包括CPU模块，模数AD转换，RS232数据采集模块，GPRS数据无线传输模块，flash数据存储模块，日历时间产生模块，温度采集模块，电源管理模块。所述CPU模块采用NI公司生产的型号为MSP430F149的单片机，具有低功耗高可靠性的特点；所述RS232数据采集模块与CPU的UART模块相连，所述装置通过所述RS232数据采集模块与森林环境空气质量检测设备相连，用于交互命令与数据，一方面采集检测设备的测量数据，一方面监控检测设备的工作状态；所述温度采集模块与CPU的I/O模块相连，用于监测生态站点的室内温度；所述装置还可通过AD转换模块采集其它模拟信号输出的环境数据，并将采集的数据附上时间戳，保存在所述的flash数据存储芯片中；所述GPRS模块通过排针与主板相连，并与所述CPU的UART0模块交互数据，用于将采集的数据和检测设备的工作状态信息无线上传至网络服务器。

【技术特征摘要】
1.一种森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置，包括CPU模块，模数AD转换，RS232数据采集模块，GPRS数据无线传输模块，flash数据存储模块，日历时间产生模块，温度采集模块，电源管理模块。所述CPU模块采用NI公司生产的型号为MSP430F149的单片机，具有低功耗高可靠性的特点；所述RS232数据采集模块与CPU的UART模块相连，所述装置通过所述RS232数据采集模块与森林环境空气质量检测设备相连，用于交互命令与数据，一方面采集检测设备的测量数据，一方面监控检测设备的工作状态；所述温度采集模块与CPU的I/O模块相连，用于监测生态站点的室内温度；所述装置还可通过AD转换模块采集其它模拟信号输出的环境数据，并将采集的数据附上时间戳，保存在所述的flash数据存储芯片中；所述GPRS模块通过排针与主板相连，并与所述CPU的UART0模块交互数据，用于将采集的数据和检测设备的工作状态信息无线上传至网络服务器。2.根据权利要求1所述的森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置，其特征在于，所述装置可连接的森林空气质量检测设备为生态监测领域的常用设备，包括：美国ThermoScientific公司生产的42i型NO-NO2-NOx分析仪，43i型SO2分析仪，48i型CO分析仪，49i型O3分析仪，410i型CO2分析仪，以及国产蓝盾光电子有限公司生产的大气颗粒物PM2.5分析仪和大气颗粒物PM10分析仪。3.根据权利要求1至2所述的森林环境下空气质量数据采集与无线传输装置，其特征在于，所述装置可采集和传输的环境空气质量参数包括：NO、NO2、NOx、SO2、CO、O3、CO2、PM2.5以及PM10...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡祥，齐建东，崔晓晖，陈志泊，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11