基于物联网的环境监控系统的制作方法

本实用新型涉及环境监控领域，特别涉及一种基于物联网的环境监控系统。

背景技术：

随着工业化和城市化的迅速发展，随之而来也带来了环境污染的问题，尤其是化工厂和石油企业等，一旦发生意外带来的影响是十分巨大的，需要花很大的成本去治理，给人类和环境造成的伤害在短期内无法恢复，因此对污染源的控制是十分关键的，关系到子孙未来的发展，涉及到人类的生死存亡。目前在一些区域都已经配备了污水处理措施，大部分污水已经可以通过排污管道来排出，但设施也总存在一些隐患，也会发生泄漏，需要对这些已经处理的点进行监控。传统的环境监控系统中的电路部分结构复杂，硬件成本较高。另外，由于传统的环境监控系统中的电路部分缺少相应的电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性不高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、硬件成本较低、电路的安全性和可靠性较高的基于物联网的环境监控系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于物联网的环境监控系统，包括数据采集终端和监控中心服务端，所述数据采集终端包括微处理器、A/D转换器、无线发送模块、供电模块、温度传感器、湿度传感器、气体检测传感器和光照传感器，所述温度传感器、湿度传感器、气体检测传感器和光照传感器均与所述A/D转换器连接，所述A/D转换器、无线发送模块和供电模块均与所述微处理器连接；所述监控中心服务端包括中心服务器、无线接收模块、存储装置、语音报警装置和显示装置，所述无线接收模块通过无线方式与所述无线发送模块进行通讯，所述无线接收模块、存储装置、语音报警装置和显示装置均与所述中心服务器连接；

所述供电模块包括输入电源、第一电阻、第一电容、第一二极管、第二稳压二极管、第一三极管、第二电容和第一MOS管，所述输入电源分别与所述第一电阻的一端、第一三极管的集电极和第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端、第一MOS管的漏极和第一二极管的阳极连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一二极管的阴极与所述第二稳压二极管的阴极连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极和第一MOS管的源极均接地，所述第二电容的电容值为360pF。

在本实用新型所述的基于物联网的环境监控系统中，所述供电模块还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电容的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第二电阻的阻值为38kΩ。

在本实用新型所述的基于物联网的环境监控系统中，所述供电模块还包括第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述第一MOS管的源极连接，所述第三二极管的阴极接地，所述第三二极管的型号为S-183T。

在本实用新型所述的基于物联网的环境监控系统中，所述供电模块还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第三电阻的阻值为39kΩ。

在本实用新型所述的基于物联网的环境监控系统中，所述第一三极管为NPN型三极管，所述第一MOS管为N沟道MOS管。

在本实用新型所述的基于物联网的环境监控系统中，所述无线发送模块和无线接收模块均为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本实用新型的基于物联网的环境监控系统，具有以下有益效果：由于设有数据采集终端和监控中心服务端，数据采集终端包括微处理器、A/D转换器、无线发送模块、供电模块、温度传感器、湿度传感器、气体检测传感器和光照传感器，监控中心服务端包括中心服务器、无线接收模块、存储装置、语音报警装置和显示装置，供电模块包括输入电源、第一电阻、第一电容、第一二极管、第二稳压二极管、第一三极管、第二电容和第一MOS管，该供电模块相对于传统的环境监控系统中的电路部分，其使用的元器件较少，这样可以降低硬件成本，另外，第二电容用于防止第一三极管与第一MOS管之间的干扰，因此电路结构较为简单、硬件成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于物联网的环境监控系统一个实施例中数据采集终端的结构示意图；

图2为所述实施例中监控中心服务端的结构示意图；

图3为所述实施例中供电模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型基于物联网的环境监控系统实施例中，该基于物联网的环境监控系统包括数据采集终端和监控中心服务端。图1为本实施例中数据采集终端的结构示意图，图2为本实施例中监控中心服务端的结构示意图。图1中，该数据采集终端包括微处理器11、A/D转换器12、无线发送模块13、供电模块14、温度传感器15、湿度传感器16、气体检测传感器17和光照传感器18，其中，温度传感器15、湿度传感器16、气体检测传感器17和光照传感器18均与A/D转换器12连接，A/D转换器12、无线发送模块13和供电模块14均与微处理器11连接。

该数据采集终端主要实现环境相关数据的监测，温度传感器15将检测的环境的温度数据传送给A/D转换器12，湿度传感器16将检测的环境的湿度数据传送给A/D转换器12，气体检测传感器17将检测的环境的气体数据传送给A/D转换器12，光照传感器18将检测的环境的光照数据传送给A/D转换器12，A/D转换器12将接收的温度数据、湿度数据、气体数据和光照数据转换为数字信号，并将数字信号传送给微处理器11，微处理器11将该数字信号通过无线发送模块13发送给监控中心服务端，供电模块14用于给微处理器11提供供电电源。

图2中，该监控中心服务端包括中心服务器21、无线接收模块22、存储装置23、语音报警装置24和显示装置25，无线接收模块22通过无线方式与无线发送模块13进行通讯，无线接收模块22、存储装置23、语音报警装置24和显示装置25均与中心服务器21连接。无线接收模块22将接收无线发送模块13发送过来的数字信号，将该数字信号传送给中心服务器21，中心服务器21将该数字信号传送到显示装置25进行显示，中心服务器21将该数字信号与存储装置23中预先存储的数据进行对比，当发生温度数据、湿度数据、气体数据或光照数据异常时，中心服务器21将发送命令控制语音报警装置24发出语音报警，以提醒管理人员采取相应的措施。

环境保护部门根据监控区域内的环保要求，对需要检测的区域统计出来，根据监控区域的实际情况设计相应的数据采集终端，通过数据采集终端来采集监控数据，调试通过后即可向中心服务器21发送实时监控数据，即可实现环境在线监测，通过中心服务器21的智能分析，能及时预测环境的污染事件，对报警数据进行及时警告，让管理人员及时做出处理。本实用新型能提升环境管理效率，能不断提升环境质量。

值得一提的是，本实施例中，无线发送模块13和无线接收模块22均为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块等。通过设置多种无线通讯方式，可以增加通讯的灵活性，满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通讯距离较远，且通讯性能较为稳定，适用于对通讯质量要求较高的场合。

图3为本实施例中供电模块的电路原理图，图3中，该供电模块14包括输入电源Vin、第一电阻R1、第一电容C1、第一二极管D1、第二稳压二极管D2、第一三极管Q1、第二电容C2和第一MOS管M1，输入电源Vin分别与第一电阻R1的一端、第一三极管Q1的集电极和第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与第一MOS管M1的栅极连接，第一电阻R1的另一端分别与第一电容C1的一端、第一MOS管M1的漏极和第一二极管D1的阳极连接，第一电容C1的另一端接地，第一二极管D1的阴极与第二稳压二极管D2的阴极连接，第二稳压二极管D2的阳极与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极和第一MOS管M1的源极均接地。

该供电模块14相对于传统的环境监控系统中的电路部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。另外，第二电容C2为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第一MOS管M1之间的干扰，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为360pF，当然，在实际应用中，第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

输入电源Vin使第一MOS管M1导通的瞬间，第一电容C1短路使第一三极管Q1保持截止状态而不影响第一MOS管M1的导通。当第一MOS管M1处于正常导通状态时，第一电容C1的充电电压值不会使第一三极管Q1导通，第一MOS管M1的漏-源极电压为低电平，通过第一二极管D1将A点电位钳位低电位状态，于是第一电容C1停止充电，此时A点十五电压不足以对第一三极管Q1产生偏置，即不会影响第一MOS管M1的工作状态。

当第一MOS管M1过流时，其漏极和源极之间的电压迅速上升，第一二极管D1反向截止，第一电容C1的充电电位升高，直至第二稳压二极管D2反向导通，此时第一三极管Q1将被导通，第一MOS管M1的栅极电位被下拉至接近0V，从而使第一MOS管M1可靠关断而截止，有效地限制了过电流。当过流消除后，第一电容C1会通过第一电阻R1和第一三极管Q1放电，直至第一三极管Q1关断，电路自动恢复到工作状态。

值得一提的是，本实施例中，第一三极管Q1为NPN型三极管，第一MOS管M1为N沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1也可以采用PNP型三极管，第一MOS管M1也可以采用P沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电模块14还包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端与第一电容C1的一端连接，第二电阻R2的另一端与第一MOS管M1的漏极连接。第二电阻R2为限流电阻，用于对第一MOS管M1的漏极电流进行限流保护，以进一步增强电路的安全新和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电阻R2的阻值为38kΩ，当然，在实际应用中，第二电阻R2的阻值也可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该供电模块14还包括第三二极管D3，第三二极管D3的阳极与第一MOS管M1的源极连接，第三二极管D3的阴极接地。第三二极管D3为限流二极管，用于对第一MOS管M1的源极电流进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第三二极管D3的型号为S-183T，当然，在实际应用中，第三二极管D3也可以采用其他信号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该供电模块14还包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第三电阻R3的另一端接地。第三电阻R3为限流电阻，用于对第一三极管Q1的发射极电流进行限流保护，以使得电路的安全性和可靠性得到进一步提高。值得一提的是，本实施例中，第三电阻R3的阻值为39kΩ，当然，在实际应用中，第三电阻R3的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

总之，本实施例中，该供电模块14相对于传统的环境监控系统中的电路部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块14中设有耦合电容，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。