分布式探测器系统测量数据无线传送

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1、分布式探测器系统测量数据无线传送　　摘要：为了在一个广阔区域中监测水质变化，需要布居多个智能传感器，采用无线数据传送是理想的数据汇总方式。分析比较了无线射频模块、GSM模块、GPRS模块的特性，给出了本地单片机与这3种模块进行连接的方法，以及如何通过这3种模块进行无线数据传送；同时也给出了在一种分布式系统中对终端数据信息的识别方法。所建立的基于无线传输的分布式水环境监测系统已投入试验应用。关键词：无线射频模块；GSM/GPRS模块；分布式探测器；数据传送中图分类号：TN911?34；TP391文献标识码：A文章

2、编号：1004?373X（2013）19?0095?040引言在一个广阔区域内对某些参数进行长期动态监测，需要在该区域中的多个不同位置设置监测点用以采集相应的数据。将每个测量点的数据向数据中心汇总，通过对这些数据的综合分析，进而还原出该区域的某些特征，得到客观的结果，为工作的展开打下基础。采用人工巡查方式进行数据汇总相对初级；先进一些的采用有线传送，但有时会受到客观条件的限制而无法实施；更高级的一般采用无线方式传送。10采用无线方式的数据传送，不仅可以降低劳动强度，而且节省布线成本，环境适应性好。以这种方式构建

3、的平台，可用于气象观察、环境监测、交通管理、远程计量等。下面以构建的、用于水环境监测的分布式智能传感器的数据传递为例，介绍和比较了三种无线数据传送方式。1分布式探测器系统分布式探测器系统由广为分布的智能传感器单元、无线传输网络、数据中心主控计算机等组成，如图1所示。分布在监测点的传感器和带有CPU的本地控制器形成一个“智能传感器”单元，除了可以获取探测信号外，还能对探测到的信号进行初步处理，并可与外界进行数据通信。数据中心主控计算机，用于接收和处理来自不同测量点的智能传感器传回的数据，并可向智能传感器单元发送控

4、制指令。无线传输网络，为数据中心主控计算机与各个“智能传感器”的沟通提供了条件。水环境监测智能传感器主要以光学方式对水中成份进行采样，提取光谱信息。该智能传感器由以下几部分组成：本机控制单元、光学传感器组、信号调理单元、数据发送/接收单元等组成，如图2所示。10本机控制单元：由单片机STC12C5610AD担任，负责电源管理、接通传感器、启动数据转换、数据储存、控制数据的发送接收等。单片机STC12C5610AD特点：1T周期，10KBFLASHROM，786RAM，15个I/O，片上带有8路10位A/D转换器

5、，UART口等[1]。传感器组：包含光电发光管、光电接收管等。信号调理单元：含有程控放大器等，可以将接收到的信号进行放大、整形。调理后的信号进入A/D转换器，将模拟信号数字化，从而方便数据保存和传送。数据发送接收单元：通过无线传送模块，将来自传感器的数据以无线方式发送出去，或接收来自控制中心的远程命令。将多个这样的“智能传感器”单元分布在广阔的江、河、湖面上的不同区段，中心控制计算机接收来自不同区段传感器的测量信息，从而对区域内的水环境进行动态监测。2三种无线传送模块的功能比较“智能传感器”与远端的数据中心采用

6、无线方式交换数据。常用的无线发射模块有：嵌入式无线射频数传模块；GSM短信模块；GPRS模块。嵌入式无线射频数传模块：一般含有高速单片机和高性能的射频芯片[2]，具有UART接口，采用GFSK的调制方式，工作频率为418～455MHz，空中传输速率2400～960010b/s。优点是体积小，可以方便地嵌入到测量系统中，数据传送透明，软件开销小，一对这样的模块就可构成双向无线发送?接收系统。但是，无线射频数传模块数据传输距离相对较短，一般只有几百米到几千米的距离。GSM（GlobalSystemforMobile

7、Communication）短信模块：具有UART接口，为其配备一张SIM卡后，可以通过该模块收发短消息，从而与同样配备该类型模块的数据中心建立联系。本地测量系统中的CPU通过UART口，以AT指令操作GSM模块，控制数据接收和发送。因为利用的是GSM网络，所以数据传送距离几乎不受限制[3?4]，只要有手机信号的地方，就可互传数据。由于数据是通过短信息中心间接传送，具有非及时传送的特性，因此，适合应用于实时性要求不强的数据传送。利用GSM短信传递数据，必须按要求将数据翻译成GSM网络所能识别的格式，因此额外增加

8、了软件开销。GPRS模块：GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称[5?6]，是在现有的GSM10系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，该技术以分组交换为基础，能够在移动用户和远端的数据网络之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务，通过GPRS模块可以方便地与互联网对接。本地测量系统通过UART口连接GPR