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摘要：环境控制对于图书馆配电设备机房具有重要意义。本课题设计的图书馆配电设备机房智能监测系统，采用先进的DS18B20 数字温度传感器、湿度传感器及漏水检测传感器，结合GPRS技术以及嵌入式相关技术，监测图书馆配电设备机房环境中的温度、湿度、漏水情况。
关键词：配电室机房；GPRS；温湿度
1总体设计方案
控制器是S3C2410，拥有丰富的外围接口，较高的集成度，操作系统为Linux2.6.35，控制器具有8通道模拟输入的10位CMOS模拟转换器（ADC），选用 DS18B20 数字温度传感器，DS18B20 能够直接读出被测温度，而且DS18B20在使用中不需要任何外围元件，它可用数据线供电，温度范围－55～＋125 ℃，湿度检测选用HS1101测量范围是0%～100%RH，使用2路串口，串口1负责与漏水检测传感器进行通信，串口2负责GPRS模块交互，本设计可以实现对图书馆配电设备机房的温度、湿度及漏水情况进行监测，方便用户能够及时观测到远程现场的环境温度以及温度随时间变化的趋势，并作出相应的决策。
2系统硬件电路设计
2.1 温湿度传感器模块设计
2.1.1温度检测模块
DS18B20数字温度传感器具有很高的集成度，可直接输出温度值，省去了大部分的电路设计，它采用独特的单线接口方式仅需要一 个引脚即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，DS18B20属于字符设备，字符设备是能够像字节流一样被访问的设备。字符设备驱动程序主要由字符设备加载与卸载函数和字符设备驱动file_operation结构体中的成员函数组成，而file_operation通常至少要实现open、read和close系统调用。系统驱动程序设计主要围绕DS18B20驱动函数、文件操作file_operation结构实现和设备加载、卸载函数进行。
2.1.2湿度检测模块
HS1101 测量范围是0%～100%RH，电容量由162PF 变到200PF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；湿度系数为0.34PF/℃；年漂移量0.5%RH/年，长期稳定。湿度变送器采用了美国 BB 公司生产的XTR105芯片，该变送器具有以下特点：工作范围宽；测量精度高；电路简单；可靠性好，使用寿命长；抗干扰能力强；工作温度范围宽（-40～+85℃）。
湿度测量电路设计如图1电路为典型的555 非稳态电路，HS1101 作为电容变量接在555 的TRIG 与THRES 两引脚上。引脚7 用作电阻R4 的短路。
图1555 非稳态电路
等量电容HS1101 通过R2 与R4 充电到门限电压（约0.67Vcc），通过R2 放电到触发电平（约0.33Vcc），然后R4通过引脚7短路到地。传感器由不同的电阻R4与R2充放电。
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其工作循环可以描述如下：
Thigh=C*（R2+R4）*ln2
Tlow=C*R2*ln2
F=1/（Thigh+Tlow）=1/（C *（R4+2*R2）*ln2）
输出循环周期=Thigh*F=R2/（R4+2*R2）
为了使循环时间降低50%，则与R2相比，R4 应该非常小，但是不要低于最小值。电阻R3是为了短路保护，555 必须为CMOS。555 电路的非平衡电阻R1是做内部温度补偿，目的是为了引入温度效应，使它与HS1101的温度效应相匹配。R1必须象所有的R-C时钟电阻的要求一样，1%的精度最大的温度效应应该小于100ppm。
2.2 GPRS模块设计
本设计为了更好的实现图书馆配电设备机房智能监控系统全天候自动运行的功能，设计了短信报警功能，夜间设备自动运行时，一旦发现温湿度超限及漏水，系统会自动向预存于控制器中管理员的手机号码发送短信。GPRS模块通过串口线连接到S3C2410的串口，挂载完成后，GPRS相当于一个设备文件，可以通过系统函数open（），read（），write（），close（）对/dev/s3c2410/ttyS0进行读写操作。
2.3漏水检测模块设计
定位水浸变送器是有水，激励信号变化反馈给变送器，由变送器 专用芯片对其进行放大、整形、比较、输出高一款配合水浸传感器使用的分体式导轨安装的新型变送器，其原理是变送器调幅激励水浸传感器，一旦检测的水浸传感器所在位置某处低电平或继电器告警。显示泄漏位置，并触发继电器，产生无电压触点闭合，漏液定位控制器采用modbusRTU协议，通过RS485接口与监控系统进行通信。漏液定位控制器既可作为单独运行的泄漏检测报警单元使用，也可与其它 集成采集主机联网使用。
3 系统软件设计
3.1 web服务器移植
基于GPRS的嵌入式智能家居监控系统选用BOA+CGI的程序设计方案，CGI和www的工作原理HTTP协议是‘www’的基础，它是基于‘客户/服务器’模型，服务器可以同时为分布于网络中的客户端提供服务，建立在TCP/IP协议之上的“无连接”协议，其每次连接只能回应单个请求。服务器运行机制为，始终有一个守护进程正常运转，并实时监听端口，等待来自客户的申请。当一个申请来到时，将及时分配一个子进程为申请连接服务。系统通过分析请求身份，服务器利用CGI调用外部应用程序或返回HTML文件，同时将处理结果返回。系统脚本程序利用CGI进行交互，根据客户端提出请求时采取的方法，服务器将客户所提供的信息进行收集，并把信息及时发送至指定的CGI程序。
4功能实现
基于GPRS的嵌入式配电设备机房智能监控系统方便进行扩展，控制系统采用嵌入式S3C2410开发板，便于开发设计，用户可以根据设计需求进行定制开发，利用手机接收报警信息，及时获取险情报警。基于GPRS的嵌入式配电设备机房智能监控系统利用GPRS网络与分组数据网络互联互通的特性，实现了将设备接入最大的PDN网络Internet。设备与GPRS终端之间采用串行接口通讯，在GPRS终端连接上网络后，设备即可以通过其来实现与Internet上的主机进行数据通讯，GPRS终端透明收发数据。
参考文献：
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作者简介：杨东 1987.08.12 男 汉族 山东 助理电气工程师研究生 青岛市图书馆 电气设备管理
论文作者:杨东
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月下
论文发表时间:2018/9/28
标签：设备论文; 机房论文; 湿度论文; 温度论文; 嵌入式论文; 变送器论文; 图书馆论文; 《建筑细部》2018年2月下论文;