专利名称：基于gprs无线网的声音数据采集传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数据采集传输系统，特别是一种适用于基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统。
背景技术：
中国属于发展中国家，城市交通噪声问题尚居首位，但是随着经济的发展，机场不断扩建，航班越来越密集，机场噪声问题也日渐凸显。1996年，我国颁布实施了《环境噪声污染防治法》，该法针对工业噪声污染、建筑施工噪声污染、交通运输噪声污染和社会生活噪声污染的防治分别进行了规定。欧美等国在噪声控制方面的研究比我国起步要早，技术要先进，目前，国外多家公司拥有机场噪声监测控制产品，但是使用条件有一定程度的限制。有采用有线方式的，也有采用无线方式的，有专用系统，也有在通用系统上建立的应用系统，各有优点与缺陷。但是，国内目前还没有成型的机场噪声监测控制系统产品。国外的专用数据传输系统分为有线专用系统和无线专用系统。有线专用系统需要在一定范围内在所有需要采集数据的地方与数据中心之间铺设线路，工程量巨大，费用昂贵，因此有线专用系统不适合广域数据的传输。无线专用系统要在每个数据采集点安装无线收发设备，与数据中心的无线收发设备进行数据传输，这种方式避免了线路的铺设，但是需要无线传输的专用频率，目前无线传输的频率是稀缺资源，一般情况下，根本申请不到，因此，专用无线传输系统也不可取。
实用新型内容本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统。本实用新型解决其技术问题的技术方案是一种基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，其特征在于包括GPRS无线网数据采集传输子系统和服务器端数据接收存储子系统，其中=GPRS无线网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集调理模块、单片机控制系统、GPRS无线收发模块和电源模块；所述的声音采集调理模块包括电路相连的噪声数据感应器和信号调理器，信号调理器包括低通滤波放大电路；所述的GPRS无线收发模块采用的是内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS模块；服务器端数据接收存储子系统由一台服务器和嵌入式GPRS接收设备构成。上述的电源模块包括可调线性稳压器UC941CSW。上述的噪声数据感应器为麦克风。上述的单片机控制系统为C8051F020单片机。上述的GPRS无线收发模块为MC55模块。与现有技术相比较，本实用新型具有以下突出的有益效果1、GPRS无线传输方式提供了一种能够在广阔地域内实现数据传输的途径，采用了无线分组业务GPRS将实时采集到的机场噪声数据通过GPRS网络传到机场噪声信息处理中心，监测信息实时处理软件通过对采集来的数据进行整理分析，足不出户即能对机场噪声数据监测点进行数据采集，并且是全天候工作，可靠性高。2、对于地理位置比较分散、偏僻、自然条件较差，采用有线传输需要架设专线，成本太高的情况下，采用GPRS无线传输因组网迅速灵活、建设周期短、成本低，特别适合条件差的野外使用环境和跨区域的应用。3、GPRS无线传输数据传输速率高，传输容量大，信息采集点要求数据传输速率大约在IOKbps之内，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率的需求。4、GPRS无线传输通信费用低。采用传统的有线方式建立信息采集传输系统，必须租用专线或电话线进行连接。由于噪声数据采集点必须与中心随时保持连线状态，而每次发送的数据量很小，线路资源利用率很低，平均每一个信息采集点每月的线路费用为 800 1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按数据流量计费的方式，资源利用率高，月通信费用将在200元之内。5、具有良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
图1是本实用新型的系统结构示意图。图2是本实用新型的GPRS无线网数据采集传输子系统结构示意框图。图3是本实用新型的GPRS无线网数据采集传输子系统电源模块供电电路设计。图4是本实用新型的声音信号低通滤波放大电路图。图5是本实用新型的MC55 IGT引脚启动时序图。图6是本实用新型的MC55启动电路设计图。图7是本实用新型的GPRS无线网数据采集传输子系统数据流向图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。GPRS网，是专门用于传输数据的，具有永远在线、可传输突发性数据等特点，并且同样也有不受地理条件的限制的特点，只要有手机信号的地方，均可进行数据的收发。如图1所示，本实用新型包括GPRS无线网数据采集传输子系统(GPRS接入设备1 GPRS接入设备η)和服务器端数据接收存储子系统(服务器)。如图2所示，GPRS无线网数据采集传输子系统功能是将噪声数据传送到GPRS网络。包括电路相连的声音采集调理模块、单片机控制系统、GPRS无线收发模块和电源模块。在电源模块的设计中，采用了可调线性稳压器UC941CSW，输入电压为5V-20V，输出电压为4. 2V，最大输出电流为1Α，因此要满足MC55的电流需求，必需加足够大的电容 (680 μ F*2)来保证发送时隙时有强劲的电流输出，电路图设计如图3所示。声音采集调理模块包括噪声数据感应器和信号调理器，噪声数据感应器为高灵敏度MIC，将噪声强度转换为电信号；信号调理器将感应器转换的电信号调整到A/D模数转换的范围内，包括低通滤波放大电路，所采用的放大器为MC33204DR2，所设计的电路如图4所不。单片机控制系统进行模数转换，将转换后的数据传给GPRS无线数据收发模块，并且控制GPRS网络接入设备的各部分协调运行；C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的CIP-51微控制器内核，采用流水线结构，单周期指令运行速度是8051的12倍，全指令集运行速度是原来的9. 5倍。其中C8051F020以其功能较全面， 应用较广泛的特点成为C8051F的代表性产品，其性能价格比在目前应用领域也极具竞争力。本实施例选用的是C8051F020，C8051F020是一个完整的单片机片上系统(S0C)，可以用作一个闭环测量控制系统，它以8051内核为中心，通过SFR总线、外部数据存储器总线、系统时钟线、复位线等与64KB闪存、4KB XRAM、数字功能模块(如UART、SPI、定时器等)、模拟功能模块⑶卩比较器、AD、DA等)、片上时钟系统和JTAG逻辑电路相连。使用C8051F020进行开发，可以用更少的代码、更精简的电路版设计构造出功能更强大、性能更稳定的系统，同时还能缩短项目的开发周期，大幅度降低电路的调试难度。其中由MIC出来的电平信号进入低通滤波电路后，经过放大器MC33204DR2，实现了两级滤波放大电路，最后连接C8051F020 的ΑΙΝΟ. 0引脚，进行AD采样，采样的分辨率为12位，采样速率为8Κ。GPRS无线收发模块集成GPRS协议，将单片机交给的数据按GPRS协议发送出去。 GPRS无线收发模块采用的是内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS模块MC55，是当今市场上尺寸最小的三频模块，具有高可靠性和高稳定性的特点。MC55模块带有3V的SIM卡接口，可以直接连接国内通用的SIM卡。单片机C8051F020外部时钟采用22118400Hz晶体，采用P0. 0 和P0. 1作为UART 0的Tx和Rx端，分别与MC55模块相连进行通讯，并且扩展了 U8KB的 XRAM (XRAM 采用 IS62LV1024LL)和一个 4K 的 EEPROM (EEPROM 采用 AT24C04)。MC55 的 / IGT引脚用来启动MC55模块工作，在MC55模块上电后，必需通过/IGT来引导系统进入工作状态，启动方法是当系统上电后，/IGT上必须有一个下拉脉冲并且必需持续IOOms以上， 模块才能正常启动，此时模块指示灯开始短闪烁，表示开始寻找网络，进而附着在GSM网络上。当MC55模块正常启动后，引脚VDD的电平会从OV上升到2. 9V，因此可以通过观察VDD 的电压变化值而判断MC55是否正常启动。MC55模块启动时序图及电路设计图如图5和图 6所示。MC55与单片机C8051F020的通讯电路设计异步串行接口是单片机向模块发送控制指令(AT命令)，并读取模块状态的接口，MC55模块带有一个完整的9针异步串口，可以与单片机的串口直接相连。因为本实施例的单片机C8051F020的串口不是完整的9针异步串口，只是两线，因此只需要将Τ ) (P0.0)和RXD (P0. 1)两根线相连接，也能控制模块实现通常的功能，如打电话、短信、联网等。如图7所示，数据的流向为MIC采集的电平信号进入信号调理器后，经过放大的电压信号，最后进入单片机C8051F020进行AD采样，采样后的数字信号数据经由UART进入 GPRS无线收发模块MC55发送到GPRS网络上。服务器端接收该数据包，服务器发送数据的流向与之相反。GPRS无线网数据采集传输子系统利用GPRS无线传输技术实现机场噪声的实时传输，可以将采集到的信号在数据中心进行统计分析和处理，进而为控制机场噪声提供理论上的支持。可以在飞机场周围方圆数公里的范围内进行采集，以获得不同距离和位置的噪声强度值。服务器端数据接收存储子系统的主要功能是从GPRS网络接收数据并且将数据存储到数据库中，为了便于直观的观察声音数据，在接收的同时将所接收到的数据以折线图的方式动态显示。服务器端数据接收存储子系统由一台服务器和嵌入式GPRS接收设备构成，服务器通过通过嵌入式GPRS接入设备的连接来接入GPRS网络。此部分还要将网络发送来的数据接收后存储在后台的数据库中。程序实现可以基于.NET FrameW0rk3. 5平台(VB2008)，采用Socket编程，利用多线程机制，大幅度提高软件效率，数据库采用SQL Server2005o 需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述， 对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，其特征在于包括GPRS无线网数据采集传输子系统和服务器端数据接收存储子系统，其中GPRS无线网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集调理模块、单片机控制系统、GPRS无线收发模块和电源模块； 所述的声音采集调理模块包括电路相连的噪声数据感应器和信号调理器，信号调理器包括低通滤波放大电路；所述的GPRS无线收发模块采用的是内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS模块；服务器端数据接收存储子系统由一台服务器和嵌入式GPRS接收设备构成。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，其特征在于所述的电源模块包括可调线性稳压器UC941CSW。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，其特征在于所述的噪声数据感应器为麦克风。
4.根据权利要求1所述的基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，其特征在于所述的单片机控制系统为C8051F020单片机。
5.根据权利要求1所述的基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，其特征在于所述的GPRS无线收发模块为MC55模块。
专利摘要本实用新型公开了一种基于GPRS无线网的声音数据采集传输系统，属于数据传输领域，包括GPRS无线网数据采集传输子系统和服务器端数据接收存储子系统，其中GPRS无线网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集调理模块、单片机控制系统、GPRS无线收发模块和电源模块；所述的GPRS无线收发模块采用的是内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS模块；服务器端数据接收存储子系统由一台服务器和嵌入式GPRS接收设备构成。与现有技术相比较，本实用新型建设周期短、成本低，特别适合条件差的野外使用环境和跨区域的应用，且GPRS无线传输数据传输速率高，传输容量大，费用低。
文档编号G08C17/02GK202331758SQ20112045128
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者任光辉, 任铃, 张力, 禹荣, 秦杰 申请人:日照凌智软件科技有限公司