MSP430F149的无线温湿度环境实时监测系统

感器相比，SHT21的量程更大、精度更高、功耗更低、操作更简便。使用SHT21测量温湿度，提高了数据的准确度，降低了系统的功耗，简化了系统结构。

1.4 报警单元

报警单元的功能是，当系统所在环境的温湿度超出系统预设置的温湿度的上限值时，发出急促的报警声响，主要元件是蜂鸣器。

1.5 数据传输单元

数据传输单元的功能是当系统所在环境的温湿度超出系统设置的温湿度阈值时，将测得的温湿度的值及测量时间发送到移动终端(如手机)，告知使用者被监测的环境温湿度超限，需要及时处理。为了提高数据传输的实时性，系统采用GPRS无线网络传输数据。

GPRS(General Packet Radio Service)，通用分组无线服务网络是在原有GSM基础之上加入SGSN、GGSN和PCU而生成的无线网络。GPRS具有以下特点：

①利用GSM网络中未使用的TDMA信道，传输速率可以达到114 kbps。

②采用分组交换技术，每个用户可以同时占用多个无线信道，而每个无线信道又可同时被多个用户共享，实现信道资源更加合理有效的利用。

③具备立即联机的性质，即客户建立一个新的连接，几乎无需任何额外时间。也就是说，用户在利用手机网上冲浪或者进行通话时，也能够接收外界发来的短消息。

④按数据量收费，用户只有在发送或者接收数据时占用网络资源，运营商才会收费，数据量越大，收费越多，反之越少。所以，用户只需关心数据量的多少，而无需关心通信时间的长短。本系统需要传输的数据量较少，费用较低。

在硬件电路方面，绝大部分GPRS模块向外提供RS-232C接口，用户可以在嵌入式操作系统中编写相应的PPP脚本拨号程序，直接驱动GPRS凋制解调器连接上GPRS骨干网和Internet，这样，所有采集到的数据就可以通过TCP/IP通道发送到任意一个具有GPRS网络私有IP地址或公网IP地址的主机上去，从而实现采集数据的无线传输。如今，随着电子技术和嵌入式技术的发展，基于GPRS的无线传输模块逐渐得到了广泛使用。这种模块是在原有的GPRS模块的基础上加上外围电路设计而成的，通过串口与控制器通信，其PPP脚本拨号程序已由开发人员写好。因此，使用者只需配置模块的参数、正确操作串口，就能实现数据的无线传输。

2 系统工作原理

系统工作流程图如图2所示。系统采用可调等时间间隔测量模式，极大地增强了系统工作的灵活性。系统启动后，使用者根据实际需要设定系统的测量间隔时间T和温湿度的阈值。每隔时间T，系统会连续测量3次温湿度，以保证测量的准确度。之后，系统会将测量的温湿度的值与预设的温湿度的阈值进行比较。如果所测得的温湿度的值超过设定的阈值，则系统会立即将机房编号、测量时间、温湿度值发送给移动终端，并提示工作人员机房需要维护;否则，系统只在规定的时间将机房编号、测量时间、温湿度值和系统运行状态发送给移动终端。

3 系统运行结果

将该系统安装在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所大数据中心1号机房，测量间隔时间设置为10 s，温度阈值为设定为40℃，湿度阈值设定为10%RH。若环境温度未超过40℃且湿度未低于10%RH，则系统将会在上午十点将机房编号、测量时间、温湿度值和系统运行状态(“running!”)发送给移动终端;否则，系统立即将机房编号、测量时间、温湿度值和相关提示信息(“Please check!”)发送给移动终端。系统运行4个月，部分结果如图3和图4所示。

结语

该系统选用低功耗器件，采用可调等时间间隔测量模式，并利用GPRS技术，成功实现了对环境温湿度的无线实时监测。系统结构简单、功耗低、测量范围宽、精确度较高、测量模式灵活、实时性较强，能为管理者提供较为精确的实时数据，不仅可用于机房，还可用于农业生产(比如温室大棚)和工业生产(比如生产车间温湿度监控)。系统适用范围较广，具有一定的推广和使用价值。