一种基于GSM通信技术的车内污染气体监测装置制造方法及图纸
A vehicle pollution gas monitoring device based on GSM communication technology
The invention discloses a vehicle pollution gas monitoring device based on GSM communication technology, which belongs to the field of automobile environment safety monitoring. The monitoring device comprises a microcontroller module, an internal gas environment measurement module, an intelligent alarm module, a power supply module and a storage battery. The power supply module is connected with the battery power system, power supply module and auto connection and charging for the battery module; the measurement of gas environment inside the car battery and the connection module, the measurement of gas environment inside the car is connected with the micro controller module, microcontroller module connected with the communication module, communication module and the user mobile phone connection, micro controller module and intelligent alarm. Connecting module. The invention improves the rationality and the accuracy of the early warning information; the gas environment measuring module in the vehicle is extremely beneficial for the limited available space inside the automobile, and saves space.
【技术实现步骤摘要】
一种基于GSM通信技术的车内污染气体监测装置
本专利技术属于汽车环境安全监测领域，具体而言涉及一种能够定时自动检测车内各种污染气体浓度并在超过规定标准值时向用户手机发送浓度示警消息且支持用户实时查询的装置。
技术介绍
随着我国经济发展，汽车产销量越来越高而且增速不减。据国家统计局相关数据显示，截至2015年末全国民用汽车保有量达到17228万辆，比上年末增长11.5％，其中私人汽车保有量14399万辆，增长14.4％。民用轿车保有量9508万辆，增长14.6％，其中私人轿车8793万辆，增长15.8％。随着汽车数量越来越多，使用范围越来越广，对世界环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环境，引发人类呼吸系统疾病，由以上数据也从侧面反映出更多的人将在车内度过更长的时间。空气品质关注的重点范围也逐渐由室内环境转移至车内微环境。车内污染危害人体健康的报道屡见不鲜，所谓的“驾车综合症”也为人熟知。早在2007年，国家环境保护总局就颁布了《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》，但是该检测方法目前只针对于静态检测，并不能满足现在实时监控的需求。所以，对于车内空气质量的实时检测的呼声越来越高。车内空气的污染源主要来自于以下三个方面：一是车内装饰材料中含有的有毒气体，主要指苯、甲醛、二甲苯等。由于车辆投入市场的速度很快，导致很多的配件中的有害气体没有得到充分的释放，这就导致了车内的空气污染。二是汽车发动时产生的汽车尾气进入到车内，比如一氧化碳、氮氧化物、汽油挥发成分、粉尘等。而且发动机长时间运转后，温度上升，其产生的热量会加速有害气体的挥发。三是驾驶员与乘员的不良...
【技术保护点】
一种基于GSM通信技术的车内污染气体监测装置，其特征在于：该监测装置包括微控制器模块、车内气体环境测量模块、智能报警模块、供电模块以及蓄电池；其中：供电模块与蓄电池连接，供电模块与汽车的发电系统连接并为所述蓄电池充电；蓄电池与车内气体环境测量模块连接，车内气体环境测量模块与微控制器模块连接，微控制器模块与通信模块连接，通信模块与用户手机连接，微控制器模块与智能报警模块连接；所述蓄电池作为备用电源在汽车的电控系统关闭后为所述控制器模块提供电源；所述车内气体环境测量模块即为各类气体传感器，气体传感器选用的7NE系列智能传感器能感知多种气体浓度变化，而且具有电压和串口数据同时输出的特点，更加利于开发利用，同时减少采集多种气体而使用的传感器数量，节省车内空间；所述微控制器模块包括所采用的STM32微处理器以及所连接的存储器，由于车内空气污染物检测装置采集的数据众多，采集系统选用高容量的CF卡存储数据，而STM32微处理器本身带有CF卡存储器扩展口，能够及时存储收集到的气体数据以及预存各种气体的标准值；所述智能报警模块包括无线通讯模块及声光报警模块，智能报警模块使用SIM900A模块，以实现微控...
【技术特征摘要】
1.一种基于GSM通信技术的车内污染气体监测装置，其特征在于：该监测装置包括微控制器模块、车内气体环境测量模块、智能报警模块、供电模块以及蓄电池；其中：供电模块与蓄电池连接，供电模块与汽车的发电系统连接并为所述蓄电池充电；蓄电池与车内气体环境测量模块连接，车内气体环境测量模块与微控制器模块连接，微控制器模块与通信模块连接，通信模块与用户手机连接，微控制器模块与智能报警模块连接；所述蓄电池作为备用电源在汽车的电控系统关闭后为所述控制器模块提供电源；所述车内气体环境测量模块即为各类气体传感器，气体传感器选用的7NE系列智能传感器能感知多种气体浓度变化，而且具有电压和串口数据同时输出的特点，更加利于开发利用，同时减少采集多种气体而使用的传感器数量，节省车内空间；所述微控制器模块包括所采用的STM32微处理器以及所连接的存储器，由于车内空气污染物检测装置采集的数据众多，采集系统选用高容量的CF卡存储数据，而STM32微处理器本身带有CF卡存储器扩展口，能够及时存储收集到的气体数据以及预存各种气体的标准值；所述智能报警模块包括无线通讯模块及声光报警模块，智能报警模块使用SIM900A模块，以实现微控制器与用户手机之间的通信；微控制器模块将所述车内气体环境测量模块得到的参数与所述存储器内预先存储的标准值进行比较，并且基于比较结果控制所述无线通讯模块工作，将车内信息及时反馈给汽车车主，同时启动车内声光报警装置提醒车主；整套装置在正常工作中，微控制器模块将从车内环境测量模块接收到的状态信息编制成短消息，并控制无线通讯模块连接GSM网络，发送该短信；同时，通过无线通讯模块正确接收汽车车主发来的查询短信，并给出正确应答，另外当气体浓度超标时会启动声光报警装置，将警情反馈给车主，从而实现对车内气体状况的实时监测与预警。2.根据权利要求1所述的一种基于GSM通信技术的车内污染气体监测装置，其特征在于：该装置的实施包括以下步骤：a.车内气体环境测量模块采集车内污染气体浓度信息，然后利用串口与控制器进行通信，串口通信协议采用MODBUS通讯协议，将气体浓度、气体名称、所用单位信息整合到一条数据帧并发送给微控制器模块进行处理；b.微控制器模块按照通信协议对接收到的指令进行有效值的提取与计算，当浓度超过标准值时会启动声光报警装置，另外会将这些信息编制成短消息，通过无线通讯模块将预警信息发送到用户手机，方便在车内无人状况下进行监控；c.无线通信模块作为智能报警模块中的一部分负责控制器模块与用户手机之间进行无线通信，用来当气体浓度超标时发送预警短消息同时接收用户手机发送的查询命令。3.根据权利要求1所述的一种基于GSM通信技术的车内污染气体监测装置，其特征在于：监测装置的硬件设计包含四部分，分别为微控制器最小系统的电路设计、车内气体环境测量模块电路设计、串口通信电路设计与智能报警电路设计；下面针对每一部分电路设计做详细说明：1、控制器最小系统电路微控制器模块是整套装置的核心，其主控芯片采用的是基于ARMCortex-M3内核的STM32F107VCT6芯片，主频72MHz,内部含有256K字节的FLASH和64K的SRAM，具备2个RS-232/485/串口,2个USB接口及用于数据存储扩充的SD卡接口，另外处理器还拥有8个DI/DO通道；控制器模块所采用的32位嵌入式处理器如果想要能够正常工作，最小系统电路是必不可少，共分成4个部分：电源电路、晶振电路、复位电路与JTAG调试下载电路，以下进行逐一说明；(1)电源电路：整套装置的电力来源于车辆蓄电池，而车辆的蓄电池电压为12V，芯片的供电电压为2.0V至3.6V，所以首先由开关电源芯片LM2576将12V电压转为5V，然后选用SPX1117-3.3芯片将外部供电直流5V转换为处理器所需的直流供电电压3.3V；(2)晶振电路：STM32芯片内部已经包含了8MHz高速RC震荡电路，但是达不到很高的精准度要求，所以在外部增加25MHz晶振电路，为系统工作提供可靠的时序基准；(3)复位电路：所选用芯片内部已经集成有上电复位与电压检测复位电路，另外增加手动复位电路；手动复位电路需要人为在复位输入端RST上加一个高电平，也就是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮，当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端；(4)JTAG调试下载电路：通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试；标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线；本装置增加了一个TRST复位接口，这5个接口分别对应芯片的PA14、PA15、PB3、PA13、PB4接口，然后选择引脚复用功能和映射功能，芯片引脚连接JTAG的引脚必须加上拉电阻；当满足以上四部分电路的要求后，芯片最小系统在上电后就可以正常运行，接下来需要拓展芯片的数据处理与接收发送数据功能；2、车内气体环境测量模块电路但本装置采用的7NE/SO2-2000智能传感器是采用了MODBUSRTU协议的RS-485输出模块，它将采集到的气体浓度值转换成RS485信号，以串行数据帧的方式输出；7NE传感器有7个引脚，分别是定位引脚、VCC、GND、VOUT、RXD、TXD、RDE；本装置采用的输出方式为串行数据输出，传感器是RS485通信方式，所以将RDE引脚置低，由此设置输出信号为串行数据帧；而传感器串口接收引脚RXD与控制器模块的发送引脚TXD连接，传感器串口发送引脚TXD与控制器模块的接收引脚RXD相连；传感器的输出并不是模拟信号，所以VOUT引脚悬空不使用；3、串口通信电路控制器芯片支持所使用传感器的RS485通讯方式，并且提供5路串口，所以选用MAX485芯片作为电平转换芯片来实现传感器与控制器之间的通讯，协议选用MODBUS通讯协议；MAX485接口芯片采用单一电源+5V工作，采用半双工通讯方式，它完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能；芯片有8个引脚，内部含有驱动器与接收器；RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与控制器相连时只需要分别于控制器的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件属于接收状态；当DE为逻辑1时，器件属于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需要控制器的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A引脚的电平低于B端时，代表发送的数据为0；在于单片机连接时连线比较简单；只需一个信号控制MAX485的接收和发送即可，同时将A和B端之间加匹配电阻即可；4、智能报警模块电路本装置的报警装置由发光二极管、蜂鸣器、GSM模块提供功能组成；首先利用LED指示灯与蜂鸣器连接组成一种声光报警装置：选用红、黄、蓝三种颜色的LED指示灯分别代表一氧化碳、氮氧化物、甲醛三种气体，当三种气体中的一种气体浓度超标时，相对应的LED指示灯被点亮，并且启动蜂鸣器报警；LED指示灯直接与控制器的I/O口相连，当车内某种气体浓度超标时，I/O口输出低电平，二极管导通，相应指示灯被点亮；另外选择NPN型三极管8050驱动蜂鸣器，输入Beep电平为高电平时，三极管导通，蜂鸣器鸣叫发出警报；Beep端电平为低电平时，三级管为截止状态，蜂鸣器不再鸣叫；当车内气体浓度超标时不仅车内声光报警装置会开始工作，而且还会把车内状况以短信方式告知车主，这种方式对于在车内无人而车内空气污染状况严重的情况下同样可以进行监测是十分有意义的，方便车主返回车中立即采取措施改善车内空气质量，同时用户还可以通过发送相应短信随时查询车内空气质量状况；为了实现以上功能，三种气体采用SIM900A无线通讯模块，通过串...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。