某氣象信息采集系統(tǒng)的總體方案設(shè)計案例1.1設(shè)計任務(wù)要求考慮到我國的具體疆域環(huán)境，NB-IOT網(wǎng)絡(luò)的功能之一是可以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集，NB-IOT節(jié)點可將采集到的數(shù)據(jù)通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程服務(wù)器，為數(shù)據(jù)分析和處理提供支持；NB-IOT遠程數(shù)據(jù)采集有很多應(yīng)用，如遠程抄表，揚塵監(jiān)測，空氣質(zhì)量采集；在實際中，有些路段比較偏遠，交通管理部門不能及時了解路段維護情況和氣象數(shù)據(jù)，為方便路網(wǎng)氣象信息及時獲取，需要在偏遠路段添加氣象檢測傳感器。通常，氣象環(huán)境變化都伴隨著大氣壓強的變化，因此對偏遠地區(qū)的氣象監(jiān)測可以有效預(yù)知惡劣天氣的發(fā)生，并隨時向過往車輛發(fā)布氣象信息，并為相關(guān)路段的維護提供幫助利用集成STM32F103C8T6低功耗單片機與BC26小封裝NB模板，采用電池供電/USB兩種供電方式，搭載DC/DC降壓電路模塊，RS232串口，基本實現(xiàn)氣象采集的功能，具體包括：掌握STM32F130C8T6以及BC26芯片的性能以及開發(fā)掌握DC-DC等模塊原理以及器件選型掌握RS232串口并通過其對BC26的性能進行開發(fā)通過DHT11溫濕度傳感器以及氣壓模塊MPL315A2對當前環(huán)境溫濕度，氣壓進行采集利用主控芯片對氣象采集數(shù)據(jù)進行整理，并通過無線通信NB-IOT模塊對接ONENET平臺代碼，將傳感器溫濕度，氣壓數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_端進行顯示1.2系統(tǒng)總體設(shè)計框架本文設(shè)計的系統(tǒng)通過采用單片機做控制處理器技術(shù)以及與NB-IOT無線通信技術(shù)相結(jié)合，其中作為控制器的單片機采用STM32F103C8T6單片機，組成一個有著較強無線通信能力、采集信息性能有很大提升以及功耗大大降低的便攜式無線通信氣象采集系統(tǒng)。整個監(jiān)控系統(tǒng)大致來說可以詳細劃分四類為由空氣溫濕度變化傳感器,氣壓變化傳感器,PM1.5傳感器組合而成的一個自動數(shù)據(jù)采集處理模塊，BC26構(gòu)成的無線通信模塊，STM32F103c8t6構(gòu)成的主控MCU模塊，LED液晶顯示屏構(gòu)成的顯示電路,系統(tǒng)總體框圖如圖2-1所示：2-1系統(tǒng)總體框圖1.3系統(tǒng)總體設(shè)計方案1.3.1溫濕度傳感器模塊本系統(tǒng)通過使用溫濕度傳感器的方式來對環(huán)境的范圍式溫度進行數(shù)據(jù)采集,通過對不同的溫濕度傳感器進行查看以及驗證,dht11溫濕度模塊是十分滿足本設(shè)計系統(tǒng)的適應(yīng)要求。dht11溫濕度變化測量數(shù)字傳感器是一款已在高精度的實驗產(chǎn)所進行校準完成測量傳感器。該系列產(chǎn)品系統(tǒng)能夠同時具備極高的系統(tǒng)工作溫度可靠性和優(yōu)良的長期運行穩(wěn)定性，可適用于野外或室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境，它在專門的自動數(shù)字控制模塊傳感采集控制技術(shù)和自動溫濕度控制傳感采集技術(shù)有著廣泛地應(yīng)用。濕度精度可達95%，溫度偏差+-2℃，濕度量程20-90%RH，溫度量程可0℃至50℃。1.3.2PM1.5空氣質(zhì)量監(jiān)測模塊PMS5003采用激光散射原理，對空氣中一定直徑大小的顆粒物的濃度實現(xiàn)精準監(jiān)測，是一款可對單位體積內(nèi)空氣中顆粒物濃度分布進行連續(xù)采集并計算的高效的數(shù)字式通用顆粒物濃度傳感器，對空氣中顆粒物濃度分布，用微處理器利用米氏算法換算成為質(zhì)量濃度，并以通用數(shù)字接口形式輸出數(shù)字信號。本傳感器可拓展性強，可嵌入各種與空氣中懸浮顆粒物濃度相關(guān)的儀器儀表或環(huán)境改善設(shè)備對模塊進行功能性拓展。1.3.3氣壓模塊ms5611-01ba03金屬封裝零三氣壓精度測量傳感設(shè)備專用組件-ms5611-01ba零三氣壓測量傳感器組件是由德國meas(瑞士)公司2002年自主研發(fā)提供的一款具備SPI和I2C兩種總線交換接口的高分辨率封裝氣壓測量傳感器,其氣壓分辨率可精確至10厘米。于移動高度計/氣壓計系統(tǒng)；戶外手表；數(shù)據(jù)記錄器，GPS導(dǎo)航輔助等上有著典型的應(yīng)用。MS5611-01BA是包括一個高線度壓阻傳感器和傳感器接口組成的集成電路，內(nèi)置24位AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部的128-bit存儲器（PROM）中存儲為過程變化和溫度變化計算的6系數(shù)必要補償值，其存儲值（劃分成6個系數(shù)）用軟件來讀取并通過程序?qū)⑵湎禂?shù)值轉(zhuǎn)換成標準氣壓。MS5611-01BA是由高線性度壓力傳感器和傳感器接口構(gòu)成的集成電路模塊，內(nèi)置的24位AD轉(zhuǎn)換器可將采集的模擬氣壓值轉(zhuǎn)換為24位精度的數(shù)字值進而輸出。MS5611-01BA具有SPI和I2C兩種類型的串行接口。接口方式選擇為對PS引腳的輸出電壓進行調(diào)整可以選擇是否采用I2C或者SPI通訊接口1.3.4NB-IOT&BC26無線通信模塊BC26是一款適用于全球頻段的高性能、低功耗的基于聯(lián)發(fā)科MT2625芯片平臺研發(fā)的多頻段無線通信控制模塊。它只有17,7mm×15,8mm×2,0mm，極大限度地滿足了客戶對可穿戴或智能手機和緊湊型設(shè)備對小模塊的需求，可有效地幫助我們的客戶減少產(chǎn)品的尺寸,降低了產(chǎn)品的成本。BC26在包裝設(shè)計方面采用LCC封裝與M26系列GSM/GPRS模塊和BC28/BC25/bc260y-cn系列nb-物聯(lián)網(wǎng)模塊兼容，便于用戶靈活的于2G網(wǎng)絡(luò)與IOT網(wǎng)絡(luò)之間的切換BC26模塊由Quectelshanghai等公司推出，具有內(nèi)置的TCP/IP協(xié)議。這個模塊的主要優(yōu)點是Netcom的完整功能。無論是中國移動卡、中國聯(lián)通還是中國電信NB，所有用在物聯(lián)網(wǎng)上的云計算服務(wù)平臺,例如阿里云物聯(lián)網(wǎng),都已經(jīng)為中國廣大客戶在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的商業(yè)應(yīng)用和技術(shù)開發(fā)工作提供了很多便利。bc26具有一個非常易于進行市場推廣銷售的典型CCLMT封裝,允許我們能夠使用一個標準化的SMT封裝設(shè)備迅速批量生產(chǎn)該封裝模塊，為客戶提供可靠的連接，并滿足復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用程序的需求。BC26模塊具備三種工作模式，其中,Active模式功耗最高，模塊保持工作狀態(tài)，模塊所有功能均可正?？捎茫蛇M行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；此時模塊在Active模式下可切換到Idle模式或PSM模式。Idle模式，模塊處于淺睡眠狀態(tài)，此時功耗較低，模塊的網(wǎng)絡(luò)連接，可以接收外界尋呼消息。模塊在此模式下可切換至Active或PSM模式。PSM模式下此時模塊的功耗極低，當定時器T3412（與周期性更新相關(guān)）超時后，模塊將從此狀態(tài)下被喚醒；也可通過PWRKEY和PSM_EINT*從PSM喚醒模塊，模塊PSM工作狀態(tài)下只有RTC工作，聯(lián)網(wǎng)活動處于非連接狀態(tài)，不可接收尋呼消息，可以極大的延長系統(tǒng)電池的供電時間。1.3.5主控芯片STM32單片機：STM32F103C8T6是整個系統(tǒng)的主要控制器件和核心，用戶可任意編程。Coretx-M3內(nèi)核單片機，主頻可達72Mhz，STM32F103C8T6是一款集成電路IC，32位的位寬，64KB的程序存儲器容量，芯片供電電壓為2V~3.6V，在-40°C~85°C均可正常工作。具有充足的接口資源，具有I2C，ACD,Uart,定時器看門狗等非常適合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)2-SEQ圖2-\*ARABIC2STM32引腳圖1.3.6ONENET物聯(lián)網(wǎng)云平臺ONENET服務(wù)是一個架構(gòu)定位于PASS的虛擬服務(wù)，即在真實物聯(lián)網(wǎng)虛擬應(yīng)用與真實虛擬裝置之間將其架構(gòu)結(jié)合起來,并且用于搭建一個高效、穩(wěn)定、安全的虛擬應(yīng)用服務(wù)平臺。ONENET可為所有無線設(shè)備都可以提供安全穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可以同時直接支持UDP,MQTT,MODBUS,TCP,HTTP等多種協(xié)議。在目前物聯(lián)網(wǎng)的工程應(yīng)用系統(tǒng)層面已經(jīng)完全提供了豐富的API和大量復(fù)雜數(shù)據(jù)流的分發(fā)處理功能,以充分能夠適應(yīng)各類不同行業(yè)和大型工程系統(tǒng)應(yīng)用管理系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)者在發(fā)展中的要求,物聯(lián)網(wǎng)的工程應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員不僅可以把開發(fā)技術(shù)更加多的專注于自己,而且