光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告

1、檔號(hào) 編號(hào) 保管期限 密級(jí) b 階段標(biāo)記 a 光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)及論證報(bào)告 單位： 陜西宇華機(jī)電設(shè)備有限公司 設(shè)計(jì)：西安海德華智能控制設(shè)備有限公司 校對(duì)： 審核： 標(biāo)審： 批準(zhǔn)： 2015年 03月 22 日內(nèi)容摘要：本報(bào)告提出了光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)和主要部件的選型計(jì)算，以及為滿足技術(shù)指標(biāo)所采用的技術(shù)手段。主 題 詞產(chǎn)品 方案設(shè)計(jì) 更 改 欄更 改 單 號(hào)更改日期更改人更改辦法目 錄一 任務(wù)來源4二 引用標(biāo)準(zhǔn)4三 產(chǎn)品功能43.1產(chǎn)品功能43.2 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)4四 適用范圍5五 光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案55.1功能55.2總體方案設(shè)計(jì)55.3硬件電路設(shè)計(jì)65.3.1數(shù)據(jù)

2、處理模塊設(shè)計(jì)65.3.2 RS232模塊設(shè)計(jì)65.3.3供電電池75.3.4 軟件設(shè)計(jì)7六 服務(wù)器電腦軟件8光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)及論證報(bào)告一 概述根據(jù)公司的要求，根據(jù)目前的客戶需求指標(biāo)要求，研制了光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)。二 研制依據(jù)光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)要求三 產(chǎn)品功能 3.1產(chǎn)品功能光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)是通過測(cè)量光纖柜的四路門的開關(guān)狀態(tài)、水侵開關(guān)量及溫度、濕度傳感器的數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)處理，再通過GPRS模塊進(jìn)行無線傳輸，在服務(wù)器端匯集并通過軟件將數(shù)據(jù)顯示，存儲(chǔ)，通過GPRS向客戶終端（手機(jī)）發(fā)送信息。3.2 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)a) 采集四路IO量，通過紅外發(fā)光管發(fā)送接收檢測(cè)電平高低。b)

3、采用RS232串口輸出，再經(jīng)GPRS模塊，通過SIM卡來和移動(dòng)或聯(lián)通的無線交換通訊，在服務(wù)器側(cè)通過以太網(wǎng)和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換處理，并通過GPRS向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。傳送數(shù)據(jù)9600bpsc) 溫度，濕度采用美國(guó)的精密傳感器，分辨率d) 溫度 ： 精度0.1度，16bit 范圍-40-80度， 誤差0.5度；濕度 ：精度0.1%RH， 16bit 范圍0-100%； 誤差2%RHe) 電池狀態(tài)采集，模擬量采集精度12BIT，精度0.01Vf) 供電電源：鋰電池供電5V12V直流，功耗不大于0.5W外形尺寸（LxWxH）：100mm160mmg) 重量:小于0.3kg四 適用范圍主要用在遠(yuǎn)程信號(hào)開關(guān)

4、量模擬量采集等方面。五 光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案5.1功能 通過溫濕度傳感器數(shù)據(jù)測(cè)量，并通過光電紅外接收發(fā)送來采集開關(guān)量，對(duì)電池模擬量AD轉(zhuǎn)換，計(jì)算出響應(yīng)量的值，通過串口通訊，將數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送到服務(wù)器端；經(jīng)上位機(jī)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)記錄，按照時(shí)間，事件和終端號(hào)進(jìn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能通過拓?fù)鋱D顯示各采集點(diǎn)狀態(tài)，并可以并發(fā)到客戶端，時(shí)間不超過10秒。5.2總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖5.1所示，該裝置數(shù)據(jù)采集控制電路板、GPRS模塊、SIM卡、溫度濕度傳感器、RS232串口和電腦軟件系統(tǒng)等組成。該裝置是基于MSP430F149單片機(jī)和溫度濕度傳感器構(gòu)成的核心電路，經(jīng)單片機(jī)控制

5、傳感器，傳感器采集到溫度和濕度傳輸給單片機(jī)，同時(shí)判斷四路IO狀態(tài)，并且需要喚醒功能，單片機(jī)通過GPRS傳送到服務(wù)器。 圖一：光纖柜遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)系統(tǒng)框圖5.3硬件電路設(shè)計(jì)5.3.1 數(shù)據(jù)采集處理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理模塊是基于單片機(jī)MSP430F149是美國(guó)TI公司高性能的 ，具有功耗低、存儲(chǔ)容量大、集成度高、在線支持性強(qiáng)等特點(diǎn)的單片機(jī)，是 儀表類用芯片。該CPU有一個(gè)12個(gè)通道的12BIT AD轉(zhuǎn)換功能、3個(gè)定時(shí)器，用兩種晶振可以切換及在休眠狀態(tài)特別省電特點(diǎn)。有UART串行通訊 功能口兩對(duì)。傳感器采用美國(guó)的AOSONG系列溫濕傳感器，接口為0-3V或數(shù)字接口，精度為16BIT。8/4路I/O口，接電阻用

6、于開關(guān)量檢測(cè)或外界控制; 4路電磁鐵，12V，用于控制閥門。2路繼電器利用紅外對(duì)管的原理就可以產(chǎn)生單片機(jī)可以識(shí)別的高低電平。滿足設(shè)計(jì)要求。其初步工作原理圖如下所示： 5.3.2 RS232模塊設(shè)計(jì)為了提高通信接口的可靠性，我們選用了MAX232，該芯片是允許傳送速率高達(dá)2.5Mbps。可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。和GPRS模塊進(jìn)行通訊；或者扳子內(nèi)置GPRS模塊，通過UART通訊。 圖三：RS422模塊圖 5.3.3電池供電 采用3.3V四節(jié)串聯(lián)供電。5.3.4 軟件設(shè)計(jì)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括系統(tǒng)初始化、IO口模擬SPI口通信、溫度補(bǔ)償、濾波、濕度轉(zhuǎn)換、RS232通信等子程序，主程序以循環(huán)方式

7、工作，完成初始化及子程序的調(diào)用；IO口模擬SPI口通信是單片機(jī)根據(jù)傳感器的通信協(xié)議，發(fā)送相應(yīng)的指令，讀取傳感器中相應(yīng)的濕度、溫度及校正參數(shù)值，并將4路的IO狀態(tài)值；讀電池狀態(tài)，在門隨意開啟下有喚醒功能，程序流程圖如下圖所示。六 服務(wù)器電腦軟件通過GPRS模塊進(jìn)行無線傳輸，在服務(wù)器端匯集并通過軟件將數(shù)據(jù)顯示，存儲(chǔ)，通過GPRS向客戶終端（手機(jī)）發(fā)送信息。運(yùn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端：遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端部分，GPRS數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過RS232/RS485與數(shù)據(jù)采集器連接，將現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)點(diǎn)的工作點(diǎn)狀態(tài)IO開關(guān)量、濕度溫度等數(shù)據(jù)傳到中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)移動(dòng)再將數(shù)據(jù)傳到Internet 上。傳輸通道：系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道有GPRS通道和短信通道，其中短信通道作為數(shù)據(jù)備份通道，設(shè)備在周期狀態(tài)下，一旦發(fā)現(xiàn)服務(wù)器找不到，自動(dòng)以短信方式將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心可采用ADSL、LAN等internet公網(wǎng)接入，亦可采用公網(wǎng)固定的IP地址或域名。GPRS數(shù)據(jù)采集設(shè)備會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址或域名來主動(dòng)和數(shù)據(jù)中心建立TCP/IP鏈路。數(shù)據(jù)中心維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址或域名和ID號(hào)，當(dāng)數(shù)據(jù)中心要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址或域名、ID號(hào)來找到相應(yīng)的終端，把命令下發(fā)，終端響應(yīng)后通過GPRS數(shù)據(jù)采集設(shè)備把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心的服務(wù)器上