一种基于远程无线技术的环境监测系统的制作方法

本实用新型属于无线远程监控领域，尤其涉及一种基于远程无线技术的环境监测系统。

背景技术：

20世纪80年代初，发达国家相继建立了自动连续监测系统和宏观生态监测系统，并借助地理信息系统技术(GIS)、遥感技术(RS)和全球卫星定位系统技术(GPS)，连续观察空气、水体污染状况变化及生态环境变化，预报未来环境质量。有力扩大了环境监测范围同时提高了监测数据的获取、处理、传输、应用能力，为监测生态环境质量提供了强有力的技术保障，极大促进了环境监测的现代化发展，实现了监测的实时性、连续性和完整性。

现有的无线环境监测所存在的问题是在无线信号传输中会出现失真和衰减，从而大幅度影响了无线传输的距离问题，无线设备易损坏，使用时会铺设大量电缆等问题。设计一种能够实现在无人环境、恶劣环境或超远距离情况下的信息采集和传送，又不需要铺设大量电缆的无线环境监测系统是十分有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于远程无线技术的环境监测系统，旨在解决监测环境质量时，监测环境不适宜人类前往，或者监测地区无人值守情况下的实时监测问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于远程无线技术的环境监测系统，包括：光照温度传感器模块、中央处理器、开关状态控制模块、信号放大器模块、OOK解调模块、天线，所述光照温度传感器模块连接所述中央处理器，所述中央处理器模块通过串口连接于所述开关状态控制模块，所述开关状态控制模块连接于所述天线，所述天线连接于所述信号放大器模块，所述信号放大器模块连接于所述OOK解调模块，所述OOK解调模块通过串口连接于所述中央处理器。

进一步根据本实用新型所述的基于远程无线技术的环境监测系统，所述光照温度传感器模块是由光敏电阻和中央处理器MSP430单片机中集成的温度传感器共同组成，所述光敏电阻是由光敏材料组成的电阻器，其阻值受光照控制，所述光照温度传感器的信息由串口传递至中央处理器模块中进行数据处理。

进一步根据本实用新型所述的基于远程无线技术的环境监测系统，所述中央处理器采用MSP430单片机，MSP430单片机共20个管脚，其中我们利用5，6号管脚来进行串口的输入与输出，即利用上述管脚分别实现所述中央处理器与所述开关状态控制模块以及所述中央处理器与所述OOK解调模块的通信。

进一步根据本实用新型所述的基于远程无线技术的环境监测系统，所述开关状态控制模块的中心部件是由两个反向串联的二极管1N4148和一个4.7mH的电感串联一个5.6K的电阻组成的小组件和一个SC3355功放电路共同组成，连接到所述中央处理器的I/O串口上，从而控制所述天线的收发功能。

进一步根据本实用新型所述的基于远程无线技术的环境监测系统，所述信号放大器模块由两级放大电路和谐振回路电路构成，为了提高接收灵敏度采用了两级放大电路，并在第一级放大电路后增加一个限幅电路，确保信号在远近距离上的接收，所述信号放大器模块放大后的输出信号，传输给所述OOK解调模块进行解调。

进一步根据本实用新型所述的基于远程无线技术的环境监测系统，所述OOK解调模块采用OOK调制解调方式的解调电路模块，即采用100％调制度的ASK。

进一步根据本实用新型所述的基于远程无线技术的环境监测系统，所述天线模块由天线接收电路，高频功放电路，天线发送电路构成。

本实用新型与现在技术相比，其有益效果在于：

1.能够实现无人环境、恶劣环境或超远距离情况下的信息采集和传送,保证系统工业级品质安全可靠。

2.无需铺设大量电缆，支持临时性安装，易于扩展和更新。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统整体结构框图；

图2是本实用新型实施例的高频功放电路设计图；

图3是本实用新型实施例的天线模块的功放驱动模块设计图；

图4是本实用新型实施例的天线模块的天线接收电路设计图；

图5是本实用新型实施例的信号放大器模块的两级放大电路设计图；

图6是本实用新型实施例的信号放大器模块的谐振回路电路设计图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实用新型实施例的系统整体方案框图，包括两大部分，分别为终端和节点。所述终端主要包括光照温度传感器模块、中央处理器、开关状态控制模块、信号放大器模块、OOK解调模块、天线。所述光照温度传感器模块连接所述中央处理器，所述中央处理器模块通过串口连接于所述开关状态控制模块，所述开关状态控制模块连接于所述天线，所述天线连接于所述信号放大器模块，所述信号放大器模块连接于所述OOK解调模块，所述OOK解调模块通过串口连接于所述中央处理器。

所述节点与终端组成结构相同，但用途不同。

所述中央处理器采用MSP430单片机，MSP430单片机共20个管脚，其中我们利用5，6号管脚来进行串口的输入与输出，即利用上述管脚分别实现所述中央处理器与所述开关状态控制模块以及所述中央处理器与所述OOK解调模块的通信。

所述光照温度传感器模块是由光敏电阻和中央处理器MSP430单片机中集成的温度传感器共同组成，所述光敏电阻是由光敏材料组成的电阻器，其阻值受光照控制，所述光照温度传感器的信息由串口传递至中央处理器模块中进行数据处理。

所述开关状态控制模块的中心部件是由两个反向串联的二极管1N4148和一个4.7mH的电感串联一个5.6K的电阻组成的小组件和一个SC3355功放电路共同组成，连接到所述中央处理器的I/O串口上，从而控制所述天线的收发功能。

所述OOK解调模块采用OOK调制解调方式的解调电路模块，即采用100％调制度的ASK。

所述信号放大器模块由两级放大电路和谐振回路电路构成。为了提高接收灵敏度采用了两级放大电路，并在第一级放大电路后增加一个限幅电路，确保信号在远近距离上的接收，所述信号放大器模块放大后的输出信号，传输给所述OOK解调模块进行解调。

所述天线模块由天线接收电路，高频功放电路，天线发送电路构成。

图2为本实用新型实施例的高频功放电路设计图。所述高频功放电路属于信号放大器和天线模块。如图2所示，所述高频功放电路主要包括型号为SC3355三极管T1和电阻R13还有若干电容器和若干电感。电解电容器C14的“+”端，电容器C15，电容器C16的一端都接+3V直流电源，另一端都接地，电感L3一端接+3V直流电源，另一端接所述三极管T1的集电极，所述电阻R13和电感L5的一端都接基极，另一端都接地，所述三极管T1的发射极接地，集电极接所述电感L3另一端，同时接可变电容器C18、电容器C17，所述电容器C17的另一端接电感L4和电容器C19，所述电感L4另一端接电容器C20、可变电容器C21、电容器C22和线圈L-circle1，所述可变电容C18、可变电容C21、电容器C19、电容器C20、电容器C22、线圈L-circle1的另一端都共地。

图3是本实用新型实施例的天线模块的功放驱动模块设计图。如图3所示，所述功放驱动模块电路由三个型号为MC74HC00AD的与非门U1A、U1B和U1C，两个电容器C100、C200以及一个磁珠组成。其中所述电容器C100、电容器C200、磁珠和所述与非门U1A组成皮尔斯振荡器，所述皮尔斯振荡器的输出的10.7M的本地振荡作为所述与非门U1B的一个输入，所述与非门U1B的另一个输入为中央处理器的一个I/O串口，所述与非门U1B将输出分成两股作为所述与非门U1C的输入，最终所述与非门U1C的输出传入到所述高频功放模块。

图4是本实用新型实施例的天线模块的天线接收电路设计图。

所述天线模块的天线接收电路由天线调谐部分、I/O控制器、限幅电路组成。

所述天线调谐部分由线圈Antenna2、可变电容器C8以及电容C9组成。如图4所示，所述线圈Antenna2的一端连接所述可变电容器C8和所述电容C9的一端，所述可变电容器C8和所述电容C9的另一端都接所述线圈Antenna2的另一端，同时所述电容C9与所述线圈Antenna2相连的一端接引线作为输出，所述天线调谐部分的输出连接I/O控制器。

所述I/O控制器是由两个二极管V3、V4、一个电阻R1以及一个电感L1组成。如图4所示，两个反向串联的1N4148二极管V3，V4和电感L1串联电阻R1到单片机的I/O接口。所述I/O控制器的输出与所述天线模块的限幅电路串联。

所述天线模块的限幅电路由两个电容C4、C5和两个二极管V5、V6组成，如图4所示，所述电容C4一端接所述I/O控制器的输出，另一端接所述二极管V5负极、所述二极管V6的正极以及所述电容器C5的一端，所述二极管V5的正极和所述二极管V6的负极接地，所述电容器C5的另一端作为所述限幅电路的输出连接所述二级放大器部分。

图5是本实用新型实施例的信号放大器模块的两级放大电路设计图。

所述两级放大电路由两个放大电路，和一个限幅器组成，其中所述限幅器在所述一、二级放大电路中间，即所述一级放大器的输出先通过所述限幅器后再在所述二级放大器中放大，所述二级放大器的输出传入所述中央处理器的MSP430单片机中。

所述两级放大电路的一级放大器主要由三极管Q1、10.7MHz中周，还有若干电容器、若干电阻组成。如图5所示，所述三极管Q1的发射极接电阻R10和电容器C10的一端，所述电阻R10和所述电容器C10的另一端都接地，所述三极管Q1的基极接电阻R3，电阻R4，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R4的另一端接+3V直流电源，所述三极管Q1的集电极连接10.7MHZ中周，所述三极管Q1的集电极作为输出连接所述限幅器电路。

所述两级放大电路的二级放大器和所述一级放大器结构相同。

所述两级放大电路的限幅器电路由两个二极管V7、V8和两个电容器C6、C7组成。如图5所示，所述电容C6一端接所述一级放大器的输出端，另一端接所述二极管V7负极、所述二极管V8的正极以及所述电容器C7的一端，所述二极管V7的正极和所述二极管V8的负极接地，所述电容器C7的另一端作为所述限幅电路的输出连接所述二级放大器部分。

图6是本实用新型实施例的信号放大器模块的谐振回路电路设计图。

所述谐振回路电路主要由放大器TLC1A，滑动变阻器R0和若干电容器，若干电阻以及若干电感组成。如图6所示，电容器C2一端接输入信号，另一端接二极管V9的正极和二极管V10的负极，所述二极管V10的正极接地，所述二极管V9的负极接电阻R6、电容器C9，以及电感L2，所述电阻R6、电容器C9的另一端都接地，所述电感L2的另一端连接电阻R3，所述电阻R3的另一端接电感L3、电容C14、滑动变阻器R0的一固定端和放大器TLC1A的3接口，所述电感L3的另一端接电容C12、可变电容C13，所述电容C12和所述可变电容C13的另一端都接地，所述电容C14和所述滑动变阻器R0的另一固定端都接地，所述滑动变阻器的划片接所述放大器TLC1A的2接口，所述放大器TLC1A的4接口接地、8接口接+3V电源，1接口接电阻R8，所述电阻R8的另一端接+3V电源。

本实用新型的主要工作过程是：在接收时，天线将接收到的信号传入信号放大器模块，信号放大器模块将信号放大后传入OOK解调模块中进行解调，最终接收到的信息通过串口传入中央处理器的MSP430单片机中进行处理。在发送时，中央处理器先通过开关状态控制模块将天线设置成发送模式，然后中央处理器将光照温度传感器模块上传的环境信息通过开关状态控制模块转发至天线，并通过天线发送出去，发送完成后，开关状态控制模块将天线设置成接收模式。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。