毕业设计（论文）基于gsm网络的环境状态远程监控系统

2011届毕业设计论文 基于GSM网络的环境状态远程监控系统兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）题目 基于GSM网络的环境状 态远程监控系统 系 别 电子信息工程 专 业 通信技术 班 级 通信08班 姓 名 学 号 134 指导教师（职称） 日 期 摘 要该系统借助移动通信网络、Internet和无线传感网的互联，以粮仓内的监测点为网络的基本传感节点，节点间采用无线高频通信模块进行数据的传输，通过节点间数据转发实现所有粮仓环境状态数据的节点汇总，利用无线传感网络将终端节点采集到的数据，由GSM网络转发到 终端，以实现远程粮仓环境监测预警的功能和任意用户对环境的检测及控制。本系统具有无人值守、低成本、实时性和便捷性，为我国粮仓环境监测预警提供了一种解决方案。关键词：无线传感网；粮仓环境状态；移动通信网络；GSM ；AbstractThe system employs mobile communication network, Internet and wireless sensor network interconnection of monitoring stations，granary inside node for network basic sensor node, which each nodes adopt wireless high-frequency communication module, in order to implement all ganary environment conditions of data nodes togther through which the nodes data transmission , implying wireless sensor networks will end nodes collected data forwarding to mobile terminal by GSM network, so it realizes remote granary environment monitoring and warning functions and any user can attain the environment of inspection and control. This system has the unattended, low cost, real-time and convenience, environmental monitoring and warning for our country granary provides a solution.Keywords:wireless sensor network, Granary environment condition, The mobile communication network,GSM2011届毕业设计论文 基于GSM网络的环境状态远程监控系统目录第1章 系统应用前景分析1第2章 无线传感网络的数据传输原理及应用12.1 数据传输原理12.2 无线传感网络应用32.2.1 军事领域42.2.2 环境监测42.2.3 智能家居42.2.4 医疗护理42.2.5 其它应用4第3章 GSM功能指标53.1 GSM模块简介53.2 GSM模块控制原理53.2.1 AT指令概述53.2.2 GSM模块开发实例53.3 GSM模块实现功能73.3.1 拨打 73.3.2 在TEXT模式发送短信73.3.3 在PDU模式发送短信73.4 NF2401简介83.5 温度传感模块（DS18B20）103.5.1 技术性能103.5.2 DS18B20的工作原理103.6 湿度传感器11第4章 DTMF电路特性及拨号器功能134.1 DTMF收发模块134.1.1 模块概述134.1.2 模块简介134.2 控制模块144.3 被控模块144.4 系统软件设计14第5章 按键及液晶显示及系统测试175.1 液晶显示产品简介175.2 测试设备17节点组网测试175.4 结果分析195.5 实现功能20结 论21总 结22致 谢23参考文献2417第1章 系统应用前景分析我国作为一个农业和人口大国，每年都要生产并储存大量的粮食。因此，粮食的安全储存是一件关系到人民生活质量和国民经济发展的大事，如果储存不当将会造成大量粮食的浪费，给国家和人民造成巨大的经济损失。本系统采用无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)对粮仓各点的温度、湿度、光照等进行数据采集，采用GSM网络通信模块和STC89C52单片机完成对数据的实时处理，实现了基于移动通信网络对粮仓环境状态进行远程、集中、多点、实时监测及实现拨叫 号码显示。无线传感器网络满足I 的无线传输标准，具有低复杂度、低速率、低功耗、低成本的特点，与其他无线网络相比，无线传感器网络传输数据的可靠性较好，组网简易灵活，便于维护。远程监测中心可根据各种粮食的保存指标要求，分别对各种粮情数据设置相应的报警阈值，当采集到的粮情数据信息超标时，监测系统给予相应的报警提示。管理人员通过监测界面随时了解粮仓的粮情信息或通过Internet浏览器访问网关节点，便可方便地获得现场数据和历史数据，管理员可通过浏览器增删账号、修改设置粮仓信息和服务器的相关参数，从而准确、有效地监测灾情情况，以便及时地做出相关决策，该系统可广泛运用于其它应用场合。第2章 无线传感网络的数据传输原理及应用2.1 数据传输原理 该系统研究一种基于GSM网络的粮仓环境状态远程监控系统，本系统采用先进技术的集成化设计方案，以粮仓内的监测点为网络的基本传感节点，以无线通信模块为多个节点间数据汇集和传输的方式。通过节点间数据转发以及多跳方式实现所有粮仓环境状态数据的节点汇总、最后依托GPRS网络完成数据的服务器上传或以短信方式发送给访问 ，并且完成控制室的监控、报警等任务。无线传感节点完成粮仓中多点状态数据的采集，主要包括湿度、温度、光照、异常侵入等状态参数；GPRS模块主要完成主节点数据的远程传输，系统主节点可以工作在主动和被动两种方式，当环境状况出现异常状态时，则可主动向最高级别用户 发送短信；系统立刻将环境各种状态参数以短信的方式发送给拨叫主机，并在监控主节点系统显示来电号码；当监控人员发现有异常状况时，也可通过主控节点的按键1主动向主负责人发送短信；有异常情况时也可自动发送报警短信；主控节点监控人员通过按键2实现各节点数据的查询；当有用户呼叫监控系统 号码时，则可将当前系统所采集的环境参数以短信方式发送给呼叫 。同时，为提高系统的预警功能，将采用语音报警、邮件提示、WEB页面、 短信等多元化的方式，并对报警事件进行数据库统计，从而方便进行历史数据管理；另一种方式是将采集到的数据由GPRS模块通过无线基站和Internet网络将数据传送至监控主机，监控主机负责数据存储和对数据的进一步处理。监控中心接收无线传感网络采集的数据，实时显示并存储在数据库里面，形成对粮仓环境状况的长期记录，在此基础上监控中心可对粮仓环境存在的隐患进行动态分析。当终端节点采集的数据达到某个设定的阈值时，由无线传感网通过移动通信网和Internet及时发送粮仓环境参量信息到 和监控主机，实现实时远程监控的功能，同时服务器中的数据库还支持数据的有条件查询、增加或删除记录等管理功能。最终实现了粮仓环境的科学化、自动化监测，一旦发现灾情，通知粮库管理人员采取相应措施来确保粮食存储安全。以NRF2401（采用抗干扰能力较强的GFSK调制/解调方式）模块实现多节点数据的近距离无线传输、以GPRS实现主节点无线数据的远程传输、以STC89C52单片机作为MCU实现对整个系统的控制和数据处理。在状态数据的采集方式上，采用数字集成芯片LM75A和 DHT11完成实时温度和湿度的监测、采用超声波传感器完成非法侵入状态的监测、采用光敏电阻完好光照信息的采集。同时，在监测方式上，若将采集的温度、湿度、光照、侵入状态等数据送入单片机与预先设置的超限阈值相比较，便可完成系统的主动报警等功能；如果用户主动呼叫监控中心 号码，便可实现环境状态数据的 短信、Web页面等方式的上传。本系统由无线传感网络、移动通信网和Internet构成，其中无线传感网由中心节点、路由节点和终端节点组成，终端节点通过多跳的方式与路由节点连接通信，中心节点通过GSM网络与远程监控终端通信。该过程将传感无线通信技术应用于环境监测预警领域，通过无线射频芯片NRF2401与GPRS模块相结合的方法，使得每个网络节点采集的数据可以实时传送。无线传感网络的数据采集由一个本地主节点（如图2-1）和多个其它传感节点组成（如图2-2）：STC89C52(MCU)RF2401GSM网络DTMF双音多频湿度传感器温度传感器烟感传感器光照传感器 图2-1 本地数据传输STC89C52(MCU)RF2401湿度传感器温度传感器烟感传感器光照传感器 图2-2 其他节点数据传输2.2 无线传感网络应用 无线传感网络（(Wireless Sensor Networks，WSN)）即是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素，无线传感网络综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术。它能够协同地实时检测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或检测对象的信息并对其进行处理，处理后的信息通过无线方