案例分析：基于AVR32的隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

一、項目概述

1.1 引言

隧道內(nèi)的環(huán)境對行車安全及旅客、養(yǎng)護作業(yè)人員的健康會帶來一些特殊問題，這主要是因為隧道中的溫度、濕度、光線、有害氣體的成分含量和積累。因而，摸清隧道內(nèi)的環(huán)境狀況，并采取相應(yīng)措施，將有助于保護人員的身體健康。

1.2 項目背景/選題動機

由于大多隧道是四周封閉的通道，無護欄。無自然光線，隧道中的照明基本上只能由照明設(shè)備提供。當(dāng)人員白天進入隧道后，由于隧道內(nèi)外光線強弱差別很大，人眼不能馬上適應(yīng)，會出現(xiàn)進洞時“黑洞效應(yīng)”和出洞時“眩光效應(yīng)”。溫濕度和有害氣體也會對人員身體健康造成傷害。

二、需求分析

2.1 功能要求

測量隧道環(huán)境實時信息：溫度、濕度、光強、有害氣體和視頻信息。

2.2 性能要求

數(shù)據(jù)的實時性，準(zhǔn)確性。

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

采用AVR32處理器構(gòu)建的隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，具有集成度高、組網(wǎng)方便和成本低廉等優(yōu)勢。整個系統(tǒng)使用了EVK-1100開發(fā)板，同時采集周圍環(huán)境的溫濕度、CO濃度、光照和視頻信息，通過4×20藍色LCD顯示這些信息。當(dāng)某個指標(biāo)超標(biāo)，聲光報警器發(fā)出警報。這些數(shù)據(jù)能夠通過串口模塊和以太網(wǎng)模塊組成通信網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

圖2 硬件架構(gòu)

3.2 硬件平臺選用及資源配置

如圖2的硬件架構(gòu)采用32位的AVR EVK1100是基于AT32UC3A0的評估套件。

使用到板上資源： 溫度、光線傳感器，4×20藍色LCD顯示屏，以太網(wǎng)接口，串口模塊，SD/MMC卡等。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

如圖3所示，系統(tǒng)首先采集外接環(huán)境信息：溫濕度，光照信息，有害其他信息，視頻信息。將采集的數(shù)據(jù)實時顯示到板上的LCD顯示器上和存儲到SD卡，方便以后的數(shù)據(jù)分析。當(dāng)信息超過設(shè)定的閾值，采用聲光報警器發(fā)出提醒。最后將視頻信息通過以太網(wǎng)模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

3.4 系統(tǒng)軟件流程

圖3程序運行流程圖

3.4 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果

完成大體結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)用到實際項目當(dāng)中。

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