专利名称：环境参数智能遥测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境参数智能遥测系统，属于计算机数据采集技术、信息技术、传感器测量技术、计算机网络技术、计算机应用软件技术等。适用于对各类环境参数进行遥测并开发了智能诊断软件进行统计和分析，提供科学咨询。
背景技术：
目前我国对环境参数的遥测、统计和分析方面技术十分落后，与发达国家比较存在着相当大的差距。而发达国家的系统设备造价昂贵，不适合中国国情。
发明内容
本实用新型为了解决上述存在的问题而提供一种环境参数智能遥测系统，通过环境参数的遥测、统计和分析，从而提供专家咨询。利用信息技术和计算机网络提供环境参数分析和解决方案。为规模化的大农业和环境保护提供科学的手段和系统设备。
本实用新型的技术方案如下它包括分站、基站(含工作站微机)、总站。分站包括环境参数传感器、数据采集器、无线电收发机，基站包括分析仪器仪表、计算机数据采集器以及工作站微机。计算机数据采集器与工作站微机用通讯接口RS-485建立通信，基站的工作站微机带无线调制解调器和全向无线电收发机。各分站通过传感器测量环境参数，送入数据采集器的前置放大器进行放大，再经过多路模拟开关送到A/D转换器转换成数字量，由单片微机通过无线调制解调器和定向天线以及无线电收发机向基站发送数据基站接收分站仪器仪表测量和采集的环境参数。基站的工作站微机也可人工采集数据，送入数据采集器，再经过多路模拟开关送到A/D转换器转换成数字量，由通讯接口RS-485传送到工作站微机，各分站发送的数据由工作站微机进行分析、统计、处理、提供解决方案。各基站通过Internet互联网，与总站的计算机系统联网。
本实用新型的优点在于本系统集信息技术、计算机技术、无线电数字传输技术、软件技术、传感测量技术、现场总线技术等现代高科技技术于一身，是现代高新科技的完美结合。其特点为(1)适应较恶劣的工作环境，稳定，可靠。(2)使用方便，操作简单。(3)由于采用了高精度测量放大器，aduc812单片机内又有12位A/D转换器，因此采样精度高。(4)无线电收发机(带调制解调器)功率大，传输距离远。(5)用太阳能电池供电，因而不受电力供电限制。
以下结合附图详细描述本实用新型
图1为本实用新型系统框图。
图2为数据采集器原理框图。
图3为数据采集器的前置放大器原理图。
图4为数据采集器的AI-16原理图。
具体实施方式
本实用新型包括分站、基站(含工作站微机)、总站。分站包括环境参数传感器、数据采集器、无线电收发机，基站包括分析仪器仪表、计算机数据采集器以及工作站微机。计算机数据采集器与工作站微机用通讯接口RS-485、(或RS232、RS422、LONworks)建立通信，基站的工作站微机带无线调制解调器和全向无线电收发机。分站的数据采集器可输入16至256点模拟量，它可分为前置放大器、多路模拟开关、A/D转换器、CPU(单片机aduc812中集成A/D转换器)。利用传感器测量环境参数，然后送入数据采集器的前置放大器进行放大，再经过多路模拟开关送到A/D转换成数字量，由单片微机经无线调制解调器和定向天线以及无线电收发机发送到基站。基站的工作站微机收集各分站发送的数据，经分析、统计、处理后，根据专家诊断系统对环境参数综合分析，对特定地区的特殊情况，由应用软件的信息分析和决策支持系统提出全面解决方案。
如图1所示，一个基站与若干个分站组成一个基本系统。按其规模分站可从几十到几百个。布控采集范围为50公里的受控区域。基站与部分分站之间如有高山、高楼大厦阻挡，应选择一相对较高处(或架设天线铁塔)以便基站架设天线可与其他分站之间能够建立通讯。在山顶或适当的位置架设异频中继台达到远距离通讯的目的。系统中所有的数据收发，皆由基站工作站微机控制，通过将分站编址，由基站工作站微机采用轮询加地址码的方式，将数据或命令从基站工作站微机发往某站，同时可将该分站的采集数据传回到基站工作站微机。该系统具有透明的通信协议(实际为无协议)，即所有数据通信协议皆由基站工作站微机提供，电台只完成数据传输信道的功能。
数传电台工作方式可以为遥控或轮询方式，当依此对监控点进行控制时，基站工作站微机通过无线发送一条指令；监控点根据接收到的指令执行相应的操作。当基站工作站微机依此询问每个监控点是否需要发送数据时，若被询问的监控点有数据要发送，则回送响应命令，接着发送数据(由用户编程)。基站工作站微机接收完数据后接着轮询下一个监控点。
用户完成了选址、架设天线、估算覆盖范围、测量电磁环境、调试接收和发射等工作后，在使用过程中可对空中数据传输进行透明处理。
无线数传电台与用户终端之间采用全双工RS-232标准进行数据交换，数据交换的模式有选址模式、通用模式和透明模式三种。在任何一种模式下，用户都可完成点对点、点对多点、全网广播、系统内广播等通信模式，但在不同的数据传输模式下，用户终端的应用方式、控制方式和编程方式不同可以通过调整电台天线的架设高度和微调电台的发射功率来适当调整发射距离，可以通过适当的调整输入电压来调整发射功率。
由于天线加设较高，需注意加装防雷装置和合理控制馈线长度，避免馈线过长造成增益衰减过大。
分站数传电台，只要它处于基站无线电台的覆盖范围，就可以与基站无线电台通信。天线馈线的长度超过20m时，为保证通信的可靠性，需选用衰耗较小的同轴电缆，最好使用进口电缆。
另外考虑避雷，可以在易雷击的点采用避雷器，中心站点或较高的站点用进口避雷或专业避雷装置。
如图2所示，分站传感器测得信号为mV级时，应通过前置放大器进行放大然后进行A/D转换。而基站用分析仪器仪表测量取样样品的参数，仪器仪表内有放大器，所以不需要前置放大器，直接将仪器仪表测得信号输入给多路开关进行A/D转换。分站用传感器测信号，其大小为mV级需要输入给前置放大器进行放大。由于是多路信号必须分时采样，单片机分时控制多路开关选择相应的信号。单片机采集信号后靠软件滤波、线性化、温度补偿、误差修整等处理。最后，单片机串口通过无线传输台将数据发送给基站工作站微机如图3所示，传感器T1～T16的两端分别接到前置放大器差动输入端±IN1～±IN16，而±IN1～±IN16又连接放大器U1～U32的同相输入端，因此输入阻抗很高。采用对称电路结构，而且信号直接加入到输入端上因而保证了较强的抑制共模信号能力。放大器U1～U32的反相输入端分别接到电阻R1～R64，其中R1～R32另一端接地，而R33～R64的另一端与各个放大器输出端管脚6相连形成负反馈，上述电阻决定第一级放大倍数。U1～U32放大器输出端管脚6经电阻R65～R96又与下一级各放大器的输入端管脚2和3及电阻R97～R128的一端相连，其中R49、R51、R109、R111另一端分别接到电位器W49～W64的中间抽头，R98、R100……R126、R128另一端接地，这样形成正负端输入的第2级运算放大器，其放大倍数由上述电阻和电位器决定，通过调整电位器可按实际情况整定放大倍数。电位器w1～w48用于调零。二极管D1～D32作用是放大器输出电压限制在0V～5V范围，以保护多路模拟开关和A/D转换器。放大器输入电源电压为±12V。
如图4所示，前置测量放大器输出信号O1～O16或者仪器仪表输出信号送到数据采集器A1-16的输入端I1～I16，而I1～I8分别接到多路模拟开关U49的管脚13、14、15、12、1、5、2、4，I9～I16分别接到多路模拟开关U50的管脚13、14、15、12、1、5、2、4。多路模拟开关U49和U50的管脚9、10、11分别连到单片机U5的管脚30、29、28，多路模拟开关U49的管脚6与单片机U52的管脚31相连，多路模拟开关U50的管脚6与单片机U52的管脚36相连，至此通过这些管脚分时选择相应的输入信号。通过多路模拟开关U49和U50管脚3输出信号送到放大器U51的正输入端3号，其输入阻抗很高。因此信号在多路模拟开关上损耗几乎忽略不计。放大器U51输出管脚6通过电阻R147接到单片机1号管脚，二极管D33、D34电阻R147是单片机aduc812内A/D转换器的借口电路。单片机的串口管脚17、16、37分别与无线电台TXD接口5、4、14端相连。
权利要求1.一种环境参数智能遥测系统，其特征在于它包括分站、基站(含工作站微机)、总站，分站包括环境参数传感器、数据采集器、无线电收发机，基站包括分析仪器仪表、计算机数据采集器以及工作站微机，计算机数据采集器与工作站微机用通讯接口RS-485建立通信，基站的工作站微机带无线调制解调器和全向无线电收发机，各分站通过传感器测量环境参数，送入数据采集器的前置放大器进行放大，再经过多路模拟开关送到A/D转换器转换成数字量，由单片微机通过无线调制解调器和定向天线以及无线电收发机向基站发送数据基站接收分站仪器仪表测量和采集的环境参数，基站的工作站微机也可人工采集数据，送入数据采集器，再经过多路模拟开关送到A/D转换器转换成数字量，由通讯接口RS-485传送到工作站微机，各分站发送的数据由工作站微机进行分析、统计、处理、提供解决方案，各基站通过Internet互联网，与总站的计算机系统联网。
2.根据权利要求1所述的环境参数智能遥测系统，其特征在于所述的分站的数据采集器可输入16至256点模拟量，它可分为前置放大器、多路模拟开关、A/D转换器、单片机。
3.根据权利要求1所述的环境参数智能遥测系统，其特征在于所述的传感器T1～T16的两端分别接到前置放大器差动输入端±IN1～±IN16，而±IN1～±IN16又连接放大器U1～U32的同相输入端采用对称电路结构，而且信号直接加入到输入端上；放大器U1～U32的反相输入端分别接到电阻R1～R64，其中R1～R32另一端接地，而R33～R64的另一端与各个放大器输出端管脚6相连形成负反馈，上述电阻决定第一级放大倍数U1～U32放大器输出端管脚6经电阻R65～R96又与下一级各放大器的输入端管脚2和3及电阻R97～R128的一端相连，其中R49、R51、R109、R111另一端分别接到电位器W49～W64的中间抽头，R98、R100……R126、R128另一端接地，这样形成正负端输入的第2级运算放大器电位器w1～w48用于调零，二极管D1～D32作用是放大器输出电压限制在0V～5V范围；放大器输入电源电压为±12V；前置测量放大器输出信号O1～O16或者仪器仪表输出信号送到数据采集器AI-16的输入端I1～I16，而I1～I8分别接到多路模拟开关U49的管脚13、14、15、12、1、5、2、4，I9～I16分别接到多路模拟开关U50的管脚13、14、15、12、1、5、2、4，多路模拟开关U49和U50的管脚9、10、11分别连到单片机U5的管脚30、29、28，多路模拟开关U49的管脚6与单片机U52的管脚31相连，多路模拟开关U50的管脚6与单片机U52的管脚36相连，至此通过这些管脚分时选择相应的输入信号；通过多路模拟开关U49和U50管脚3输出信号送到放大器U51的正输入端3号；放大器U51输出管脚6通过电阻R147接到单片机1号管脚，二极管D33、D34电阻R147是单片机aduc812内A/D转换器的借口电路单片机的串口管脚17、16、37分别与无线电台TXD接口5、4、14端相连。
专利摘要本实用新型涉及一种环境参数智能遥测系统，它包括分站、基站(含工作站微机)、总站。分站包括环境参数传感器、数据采集器、无线电收发机，基站包括分析仪器仪表、计算机数据采集器以及工作站微机。各分站通过传感器测量环境参数，经前置放大器进行放大，再经多路模拟开关和A/D转换，由单片机通过无线调制解调器和定向天线以及无线电收发机向基站发送数据；基站接收分站仪表采集的环境参数。基站的工作站微机也可人工采集数据，再经过多路模拟开关送到A/D转换器转换成数字量，由通讯接口传送到工作站微机，各分站发送的数据由工作站微机进行分析、统计、处理、提供解决方案。各基站通过Internet互联网，与总站的计算机系统联网。
文档编号G06F19/00GK2538022SQ0221048
公开日2003年2月26日 申请日期2002年3月6日 优先权日2002年3月6日
发明者车盖伟, 刘昌福, 刘辉 申请人:沈阳中坚自动化工程有限公司