一种基于4G通讯模组的环境监测系统的制作方法

一种基于4g通讯模组的环境监测系统
技术领域
1.本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种基于4g通讯模组的环境监测系统。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，汽车作为一种重要的出行交通工具，逐渐走进千家万户。汽车通常安装有车载环境监测系统，车载环境监测系统是一个多方面的综合检测系统，用于检测车载设备的环境指标，如pm2.5、pm10、噪声以及气象等，以满足环境监测和环境应急情况下对监测参数快速测量的要求。车载环境监测系统中的一般通过4g模组进行数据传输，现有技术中的4g模组仍存在信号传输不稳定、通讯不顺畅导致监测数据不能及时上传的问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于4g通讯模组的环境监测系统，该系统用于实现对环境进行检测，4g通讯以及信号传输稳定可靠。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种基于4g通讯模组的环境监测系统，包括
6.检测模块，所述检测模块用于对现场的环境进行检测；
7.485通讯模块，所述485通讯模块与所述检测模块电信号连接，所述485通讯模块用于对所述检测模块的信号进行处理并远传；
8.mcu模块，所述mcu模块与所述485通讯模块电信号连接，所述mcu模块用于接收所述485通讯模块传输的检测数据；
9.4g通讯模组，所述4g通讯模组与所述mcu模块电连接，所述4g通讯模块用于将mcu模块发送的检测数据上传到云平台，以便于监管。
10.进一步的，还包括电源模块，所述电源模块与所述485通讯模块、mcu模块、4g通讯模组均电连接，以为各个模块提供所需电源。
11.在本实用新型中，所述4g通讯模组包括主控模块、电平转换模块以及调试模块，所述电平转换模块与所述主控模块电连接，所述电平转换模块用于对mcu模块的信号进行转换以实现数据稳定传输，所述调试模块与所述主控模块电信号连接，所述调试模块用于随4g通讯端口进行调试以实现稳定通讯。
12.进一步的，所述4g通讯模组还包括移动通讯模块和指示模块，所述移动通讯模块与所述指示模块进行电连接，所述移动通讯模块用于与移动设备进行通讯，所述指示模块用于调试指示以及检测指示。
13.进一步的，所述电源模块包括芯片u2，所述芯片u2型号为xl1509，所述芯片u2用于将+12v的电源转换成5
‑
3.3v。
14.在本实用新型中，优选的，所述电平转换模块包括芯片u34，所述芯片u34的10至13
引脚与所述mcu模块电信号连接，所述芯片u34的2至5引脚与所述主控模块连接。
15.在本实用新型中，优选的，所述调试模块包括芯片u33，所述芯片u33的2、3脚用连接4g串口，所述芯片u33的6、7脚用于连接主控模块。
16.在本实用新型中，优选的，所述主控模块包括芯片u32，所述芯片u32的3、12、21脚用于连接天线，所述芯片u32的11脚用于连接指示模块。
17.在本实用新型中，优选的，所述移动通讯模块包括sim卡插口j13，所述sim卡插口j13的3、7、6脚依次经过电阻r246、r245、244与芯片u32的39、40、42脚连接，用于实现与移动设备的信号传输。
18.在本实用新型中，优选的，所述芯片u32型号为gm551a。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.(1)本实用新型提供一种基于4g通讯模组的环境监测系统，通过检测模块对环境中的pm2.5、pm10、噪声以及气象进行检测，并将检测数据经过485通讯模块转换后传输给mcu模块，mcu模块对数据进行分析并通过4g通讯模组上传至云平台，以便于对数据的监管，整个控制系统信号传输稳定、可靠。
21.(2)本系统中的4g通讯模组中设有电平转换模块，通过电平转换模块对mcu模块的数据信号进行电平转换，以实现数据的稳定传输。同时，设有调试模块，能够在使用前对4g串口进行调试，并可以根据指示模块进行指示，以保证整个系统的通讯稳定。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
23.在附图中：
24.图1是本实用新型的整体结构框图；
25.图2是本实用新型的4g通讯模组连接结构示意；
26.图3是本实用新型的电源模块结构示意图；
27.图4是本实用新型的串口调试模块的电路图；
28.图5是本实用新型的电平转换模块的电路图；
29.图6是本实用新型的移动通讯模块的电路图；
30.图7是本实用新型的主控模块的整体电路图；
31.图8是本实用新型的主控模块的部分电路图i；
32.图9是本实用新型的主控模块的部分电路图ii。
具体实施方式
33.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。
34.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接
到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.请同时参见图1至图9，本实用新型一较佳实施方式提供一种基于4g通讯模组的环境监测系统，包括
37.检测模块，检测模块用于对现场的环境进行检测；
38.485通讯模块，485通讯模块与所述检测模块电信号连接，485通讯模块用于对所述检测模块的信号进行处理并远传；
39.mcu模块，mcu模块与所述485通讯模块电信号连接，mcu模块用于接收所述485通讯模块传输的检测数据；
40.4g通讯模组，4g通讯模组与mcu模块电连接，4g通讯模块用于将mcu模块发送的检测数据上传到云平台，以便于监管。
41.具体的，在本实用新型中，如图1所示，检测模块包括传感器和环境监测设备，对环境中的pm2.5、pm10、噪声以及气象进行检测，检测数据经过485通讯模块转换后传输给mcu模块，485通讯模块为现有技术中常用的通讯方式，信号传输稳定且通讯距离较长，mcu模块选择用型号为st103f的单片机，mcu模块对数据进行分析并通过4g通讯模组上传至云平台，以便于对数据的监管，整个系统信号传输稳定、可靠。
42.进一步的，还包括电源模块，电源模块与485通讯模块、mcu模块、4g通讯模组均电连接，以为各个模块提供所需电源。具体的，电源模块包括芯片u2，芯片u2的型号为xl1509，芯片u2的输入端经过电容c1、电容cin连接+12v电源，+12v电源可以由220v电源进行降压转换得到，在此不再过多描述。芯片u2的输出端经过稳压二极管d11、电感l1以及电容cout后输出5
‑
3.3v的电压，xl1509为电压可调的稳压芯片，用于将+12v的电源转换成5
‑
3.3v，以给各个模块供电。
43.在本实用新型中，如图2所示，4g通讯模组包括主控模块、电平转换模块以及调试模块，电平转换模块与主控模块电连接，电平转换模块用于对mcu模块的信号进行转换以实现数据稳定传输，调试模块与主控模块电信号连接，调试模块用于随4g通讯端口进行调试以实现稳定通讯。
44.如此，mcu模块的检测数据经过电平转换模块进行电压转换，并将转换后的信号传输给主控模块，以实现稳定的信号传输，主控模块得到检测信号后上通过与天线进行信号的收发，将数据上传至云平台，以便于后续的管理。此外，本实施例中，还设有调试模块，该调试模块与主控模块连接，主控模块通过调试模块对4g串口进行调试，以保证通讯顺畅。
45.进一步的，4g通讯模组还包括移动通讯模块和指示模块，移动通讯模块与所述指示模块进行电连接，移动通讯模块用于与移动设备进行通讯，指示模块用于调试指示以及检测指示。
46.具体的，如图7、8、9所示，主控模块包括芯片u32，芯片u32型号为gm551a，芯片u32
的3、12、21脚用于连接天线，即j14、j15、j16，用于与云平台之间的信息的收发。芯片u32的36、37脚经过电感l17连接usb串口，通过usb串口方便的与笔记本等设备进行信号传输。芯片u32的49脚为复位引脚，便于进行调试清零。芯片u32的63至69脚为单片机gm551a内置的调试引脚，可用于调试单片机。芯片u32的11脚用于连接指示模块，其中，指示模块包括通讯指示灯和检测指示灯，通讯指示灯用于通讯状态指示，检测指示灯用于对检测数据进行指示。
47.在本实用新型中，优选的，如图5所示，电平转换模块包括芯片u34，型号为txb0104pwr的单片机，芯片u34的10至13引脚与所述mcu模块电信号连接，所述芯片u34的2至5引脚与芯片u31的81至84脚连接。具体的，型号为txb0104pwr的单片机是一款采用两个独立可配置电源轨的4位双向电压电平转换器，用于将mcu模块传输的信息进行电平转换，以满足主控模块的信号传输需要，保证通讯的稳定、通畅。
48.在本实用新型中，优选的，如图4所示，调试模块包括芯片u33，型号为sgm4553yn8g/tr的单片机。芯片u33的2、3脚用连接4g串口，所述芯片u33的6、7脚用于连接芯片u31的98、96引脚。单片机sgm4553yn8g/tr一可实现2通道、双向传输，且不需要方向控制信号，数据速率在push pull模式可达24mbps，open drain模式下可达2mbps完全满足产品通讯速率的需要。在本实施例中，芯片u33用于对4g串口的电平进行转换以实现与主控模块的信号传输，主控模块通过该调试模块对4g串口进行调试，并通过指示模块的通讯指示灯观察是否调试成功，以保证讯通的稳定，且该芯片u33体积较小，性比价较高。
49.在本实用新型中，优选的，如图6所示，移动通讯模块包括sim卡插口j13，所述sim卡插口j13的3、7、6脚依次经过电阻r246、r245、244与芯片u32的39、40、42脚连接，用于实现与移动设备的信号传输。其中，3脚上还连接有电容c284、tvs管d27，7脚上连接有电容c285、tvs管d28，6脚上连接有电容c286、tvs管d29，用于对来自sim卡的信号进行滤波、降噪，sim卡插口j13主要用于连接移动设备，如手机、平板等，用于实现移动设备与主控模块的通讯。
50.在本实施方式中，工作原理：
51.首先，通过电源模块进行电压转换以给各个单片机、电路供电，通过检测模块对环境中的pm2.5、pm10、噪声以及气象进行检测，并将检测数据经过485通讯模块转换后，进行远传给mcu模块，mcu模块对数据进行分析并通过4g通讯模组上传至云平台。具体的，mcu模块将分析和监测的数据信号先经过电平转换模块进行转换，以满足主控模块的信号传输需要。转换后的信号传输给主控模块，其中，主控模块选用型号为gm551a的单片机，以用于车载的4g通讯，主控模块连接有指示模块，可对接收到检测数据进行指示，最终主控模块与天线进行数据的收发，将检测数据上传至云平台，以便于对数据的监管。其中，4g通讯模组还设有调试模块和移动讯通模块，调试模块与主控模块连接，主控模块经过该调试模块对4g串口进行调试，并可根据指示模块的通讯指示灯进行观察，移动通讯模块中连接有sim卡插口j13，可用于连接手机、平板等移动设备，以实现与移动设备的通讯。整个控制系统信号传输稳定、可靠。
52.上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。