第31卷第1期铁道学报Vol.31No.12009年2月JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYFebruary2009文章编号:100128360(20090120059205冻土地温自动监测系统的设计与实现智鹏,冯云梅,蒋秋华,王成(中国铁道科学研究院电子计算技术研究所,北京100081摘要:冻土地温自动监测系统是集GSM2R无线通信技术、信号采集技术以及计算机网络技术为一体的监测系统。本文介绍冻土地温自动监测系统的硬软件设计和编程方法,冻土地温数据的GSM2R无线网络上传以及为用户提供基于C/S结构的冻土地温数据管理软件的具体实现流程;解决了高采集精度、低系统功耗、电池使用寿命长、远程无线传输及密封性和防雷电干扰等技术难题;实现了对青藏铁路冻土地温数据实时采集、存储以及无线上传,监测人员在任何时间、能接入GSM2R的任何地点都可以自动监测到青藏铁路冻土地温数据。系统已经成功运用在青藏铁路冻土区地温自动监测;系统同样适用于东北冻土区地温的测量,以及对冷库、各种冷藏车温度的检测和自动控制。关键词:GSM2R;串口通信;冻土地温;自动监测中国分类号:TP274文献标志码:ADesignandImplementationofPermafrostTemperatureAutomaticMonitoringSystemZHIPeng,FENGYun2mei,JIANGQiu2hua,WANGCheng(ComputingTechnologyResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing100081,ChinaAbstract:ThePermafrosttemperatureautomaticmonitoringsystem(TTAMSisthetechnologymonitoringsystemwellintergratedwithGSM2Rwirelesstechnology,signalacquisitiontechnologyandcomputernet2works.Thedetaileddesignandprogramingmethodsofhardwareandsoftwareofthemonitoringsystemarepresented,thePermafrosttemperaturedataareuploadedbyGSM2Rwirelessly,andtheC/Sbasedrealizationprocessofdatamanagementsoftwareisprovidedforusers.Thehighacquisitionaccuracy,lowsystempowerconsumpation,longworkinglifeofbatteries,remotewirelesstransmission,andgoodtightnessandlighteningprotectionarerealized.Withreal2timemonitoringoperation,userscanbrowsetheon2the2spotdataatanytimeinanyplaces.ThesystemhasbeenusedinPermafrosttemperatureautomaticmonitoringinthePermafrostare2asoftheQinghai2TebitRailwayandtheNortheastofChina.Itcanalsobeusedinvariouskindsofrefrigeratorsandrefrigerationcarstomonitorandcontroltheirtemperaturesautomatically.Keywords:GSM2R;serialinterfacecommunication;permafrosttemperature;automaticmonitoring系统由软硬件设计、数据中心管理软件设计以及GSM2R无线数据传输模块设计3部分组成[1],结构如图1所示。1冻土地温自动检测系统的设计[1]现场冻土地温自动检测部分原理图如图2所示。收稿日期:2007204217;修回日期:2007206211基金项目:铁道科学研究院电子所基金(DZYF04206作者简介:智鹏(1980─,男,内蒙乌兰察布人,硕士。E2mail:zhipeng2001-18@163.com主要包括电源管理模块、CPU、串口通信模块、存储模块、时间系统、A/D转换模块与数据采集模块。其中,电源管理模块和A/D转换与数据采集模块是核心模块,其合理设计很好地解决了冻土地温高采集精度(误差绝对值不大于0.05℃和系统长时间稳定可靠不间断运行的问题。(1电源管理模块检测设备利用大容量的电池供电,同时还使用太阳能电池板对锂电池进行充电。由于受阳光照度影响,太阳能电池板经过转换得到的电压很不稳定,设计为让太阳能电池板对锂电池/铅酸蓄电池充电,再通过锂电池/铅酸蓄电池对设备供电,减少了电压波动。设备内部各个功能模块为功能相互独立或与其他系统隔离,需要单独的电源及电源开关。电源模块结构图如图3所示,其中:(a单片机系统、串口通信模块和时间系统由3.3V不间断供电,工作时功率为300mW,空闲时为6mW。(b数据采集模块由3.3V可控独立电源供电,控制信号由CPU提供。当系统处于空闲状态时,该模块应该处于断电状态,以保证没有引起热“”敏电阻自热的电流流经热敏电阻电路支路;系统工作时,CPU打开该部分的电源开关,系统顺利工作。(c存储模块、A/D转换模块由3.3V可控电源供电,控制信号由CPU提供,须在该电源后加一可控...