在设计环境监控系统时我们应考虑哪些因素

电子设计 发表于 2018-09-25 10:10:00 收藏 已收藏
赞(0) •  评论(0

在设计环境监控系统时我们应考虑哪些因素

电子设计 发表于 2018-09-25 10:10:00

目前有一些非常具有挑战性的工作但是很适合应用于嵌入式项目用于环境条件的监测。从个人角度来看,环境监测项目是对人类非常有益的一个工程。不管是检测建筑物内的空气质量还是测量远处湖泊内的污染物含量,用于监测环境的嵌入式系统对于我们这个世界是有益处的。

建立趋势是一个非常有用的方法,我们可以知道系统中正在发生什么,帮助我们确定相关根源。环境监测工具可以提供必要的先决条件数据,借助这些数据我们可以做出明智的决定如何关心并且与我们的星球和谐共处。毕竟著名的工程师W.Edwards说过“我们相信上帝,但是其他要靠数据说话!”

相反,从技术角度来讲环境监测项目非常具有挑战性。有很多独特的设计需要考虑而很多都严重依赖于外界环境。具体包括以下几方面:

1、恶劣的环境:我们监测很多地点的原因是存在有害因素。这些有害因素对人类健康是有害的,有的情况对于电子器件也是有损伤的。不管是在工厂内的化学环境还是户外的恶劣环境下,我们的嵌入式系统都需要有极强的可靠性和稳定性。

2、缺少可靠的驱动源:用于监测远端环境的传感器不能永远依靠电网,让设备生产能源并且使用实现系统的自给自足才是关键。

3、 通信:偏远地点可能距电信基础设备很远,因此可能大大限制了系统设备的数据通信

在设计环境监控系统时我们应考虑哪些因素

4、维护:有害的和偏远的地点是我们不想让人类涉足的,因此如果不能避免人工参与和系统维护,那么系统设备必须做到小型化。

环境的偏远和潜在的危害可能会影响我们的设计选择,但是在一些消费者导向型的设计中我们可能不需要考虑。有一些设计技巧我们可以集成到环境监测项目中让系统更加的可靠。在下一步的设计你应该考虑如下几方面:

1、可选的驱动源:对于很多远程监测应用太阳能电池板是首选的解决方案。但是这不意味这是唯一或者最好的选择。有一类能源被称为能源收割机(有时也称为能源拾荒者),能够将环境能源转换成电源,完全能够驱动小型的嵌入式系统。也可以和电池或者电容搭配使用来存储能源,因此在环境能源不能够转换足够的电力时也能够驱动系统正常运行。

2、坚固的设备外壳:普通的系统盒子完全不能够用于严酷的环境下,因此系统外壳必须能够承受各种温度、防水和抵御紫外线辐射。

3、 看门狗定时器:很多嵌入式平台都集成有看门狗定时器单元。如果你选择的平台没有,那么仍然有另外的选择可用。看门狗定时器可以定期的检测微控制器管脚的电压变化,如果在设置的规定周期(时钟周期,用户可编程写入固件中)后没有检测到变化,那么看门狗定时器会向微控制器发送复位信号。其策略就是如果微控制器发现自己处于“卡死”状态,那么它可以自己复位而不需要人工按复位按钮。

4、低功耗模式:根据不同的计算性能嵌入式平台应该有不同的功耗模式。了解检测的环境变量和最低监测频率,这样我们就可以设置系统在较低功耗模式下,而且不影响数据的采集,同时系统的电池续航也能更长一些。

5、存储:获取数据只是成功的一半,最终是要在计算机上进行分析利用。这意味着我们要将数据从嵌入式系统中取出来并传递给服务器或者桌面计算机。然而有时候通信通道是不可靠的,不能让采集的数据在通信的过程中丢失。采用外部存储器的方式,例如SD卡可以说是一种非常简单的实现数据备份的方案。

6、除了Wi-Fi和蓝牙:我们日常生活中采用的很多流行的通信协议如Wi-Fi和蓝牙非常适合相对短距离的通信。尽管一些技巧可以用来提高Wi-Fi的传输距离,但是对于环境监测应用场合这些技术可能不是最可靠的。基于蜂窝网络的通信模块或者卫星电话可以用于从远端传感器节点传输数据。如果你正在搭建包含很多设备的无线传感器网络,可以实现一个网状的拓扑结构,让设备间相互传递数据知道达到某个网络节点能够将传感器数据传输出去。

7、传感器漂移:很多设备和工具都需要不时地进行校正,这一点儿也不奇怪。对于我们能够经常接触到的设备,这可能不算什么大事。但是对于无线传感器网络我们不能够轻易的接触到,因此最好能够设计某些功能能够考虑和修正传感器漂移问题。最简单的方式就是包含一个传感器的多个副本,同时根据不同的传感器平均值在软件中插入一个标准值。尽管正在研究一些更复杂的解决方案来应对传感器漂移,但是现在我们应该意识到传感器漂移确实存在而且需要不定时的进行校正。

收藏

相关话题
文章来源专栏
+关注

评论(0)

加载更多评论

参与评论

分享到

QQ空间 QQ好友 微博
取消