本實用新型主要涉及計算機領域，更具體地說，涉及一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統。

背景技術：

異常氣候頻繁和大氣污染問題引起大眾的廣泛關注，針對物流業碳排放帶來的環境污染問題，各國紛紛提出碳減排的目標，不斷推出強制性環境管理措施。為了提高港口物流企業的碳排放管理水平，針對港口物流碳排放管理功能的需求，提供一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統，能夠實時采集和監控物流設備的碳排放情況，有助于港口物流企業進行碳排放管理決策。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統，采用太陽能供電，結合物聯網與計算機、RFID技術，對港口物流碳排放進行實時檢測，并由監控中心對其進行監控與分析。

為解決上述技術問題，本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統包括無線檢測節點和監控中心，無線檢測節點包括主處理器、標簽、閱讀器、指示燈、報警模塊、無線發送模塊、煙霧檢測模塊、一氧化碳檢測模塊、供電模塊、太陽能充電模塊、電壓調整模塊、放電模塊，監控中心包括主控制器、無線接收模塊、電源模塊、存儲模塊、GPRS模塊、互聯網、計算機監控終端，采用太陽能供電，結合物聯網與計算機、RFID技術，對港口物流碳排放進行實時檢測，并由監控中心對其進行監控與分析。

其中，所述太陽能充電模塊的輸出端連接著供電模塊的輸入端；所述供電模塊的輸出端連接著主處理器的輸入端；所述主處理器連接著太陽能充電模塊；所述電壓調整模塊連接著太陽能充電模塊；所述主處理器連接著電壓調整模塊；所述太陽能充電模塊的輸出端連接著放電模塊的輸入端；所述主處理器的輸出端連接著放電模塊的輸入端；所述標簽通過天線連接著閱讀器；所述閱讀器連接著主處理器；所述主處理器的輸出端連接著指示燈的輸入端；所述主處理器的輸出端連接著報警模塊的輸入端；所述煙霧檢測模塊的輸出端連接著主處理器的輸入端；所述一氧化碳檢測模塊的輸出端連接著主處理器的輸入端；所述無線發送模塊連接著主處理器；所述無線接收模塊連接著主控制器；所述電源模塊的輸出端連接著主控制器的輸入端；所述存儲模塊連接著主控制器；所述主控制器通過GPRS模塊連接到互聯網；所述計算機監控終端通過互聯網獲取無線檢測節點的檢測數據。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統所述主處理器、主控制器均采用MSP430單片機。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統所述一氧化碳檢測模塊采用MQ-7一氧化碳傳感器。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統所述煙霧檢測模塊采用MS5100煙霧濃度傳感器。

作為本實用新型的進一步優化，本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統所述無線接收模塊、無線發送模塊均采用CC2500無線模塊。

控制效果：本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統，采用太陽能供電，結合物聯網與計算機、RFID技術，對港口物流碳排放進行實時檢測，并由監控中心對其進行監控與分析。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方法對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的硬件結構圖。

圖2為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的主處理器的電路圖。

圖3為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的太陽能充電模塊的電路圖。

圖4為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的電壓調整模塊的電路圖。

圖5為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的放電模塊的電路圖。

圖6為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的供電模塊的電路圖。

圖7為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的閱讀器的電路圖。

圖8為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的指示燈的電路圖。

圖9為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的報警模塊的電路圖。

圖10為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的煙霧檢測模塊的電路圖。

圖11為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的一氧化碳檢測模塊的電路圖。

圖12為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的無線發送模塊的電路圖。

圖13為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的無線接收模塊的電路圖。

圖14為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的主控制器的電路圖。

圖15為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的存儲模塊的電路圖。

圖16為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的電源模塊的電路圖。

圖17為本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的GPRS模塊的電路圖。

具體實施方式

具體實施方式一：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17說明本實施方式，本實施方式所述一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統包括無線檢測節點和監控中心，無線檢測節點包括主處理器、標簽、閱讀器、指示燈、報警模塊、無線發送模塊、煙霧檢測模塊、一氧化碳檢測模塊、供電模塊、太陽能充電模塊、電壓調整模塊、放電模塊，監控中心包括主控制器、無線接收模塊、電源模塊、存儲模塊、GPRS模塊、互聯網、計算機監控終端，采用太陽能供電，結合物聯網與計算機、RFID技術，對港口物流碳排放進行實時檢測，并由監控中心對其進行監控與分析。

其中，所述太陽能充電模塊的輸出端連接著供電模塊的輸入端，太陽能充電模塊的太陽能電池板輸出端IN_S端與供電模塊的IN_S端相連接，太陽能電池板產生的電壓直接傳送給供電模塊。

所述供電模塊的輸出端連接著主處理器的輸入端，供電模塊的IN_S端與太陽能電池板相連接，太陽能電池板產生的電壓經LM2576穩壓后，在OUTPUT腳輸出主控制器的工作電壓VCC，VCC的值可通過電位器進行調整，其運算公式為：Vcc＝1.23*(1+R₅/R₆)，根據以上公式只要調節好R5的阻值就能使主處理器獲得較為精準的參考電壓，當電路中因為某些原因使VCC電壓發生改變時可以馬上調節R5，使VCC重新穩定。

所述主處理器連接著太陽能充電模塊，太陽能充電模塊的ON/OFF端與主處理器的P1.3引腳相連接，用于控制太陽能充電模塊的開啟與關閉，主處理器通過P1.4和P1.5引腳對太陽能充電模塊進行采樣，P1.4引腳獲得采樣電流，P1.5引腳獲得采樣電壓，并將采樣的電壓值和電流值通過無線發送模塊發送出去，由監控中心的計算機監控終端對太陽能充電模塊的電壓和電流進行監測。

所述電壓調整模塊連接著太陽能充電模塊，太陽能充電模塊采用LM2576開關型降壓穩壓器，太陽能充電模塊采用LM2576進行穩壓，反饋端FB與輸出調整電路的D/AOUT端相連接，進行調壓。太陽能充電模塊用于給兩個蓄電池充電，能提高充電效率。

所述主處理器連接著電壓調整模塊，電壓調整模塊的DIN、CLK、CS端分別與主處理器的P1.6、P1.7、P2.0引腳相連接，電壓調整模塊采用TLC5615芯片，TLC5615芯片的作用是進行D/A轉換，當片選CS為低電平時，在每一個CLK時鐘的上升沿將DIN的一位數據移入16位寄存器，接著CS的上升沿將16位移位寄存器的10位有效數據鎖存于10位DAC寄存器，供DAC電路進行轉換；當片選CS為高電平時，串行輸入數據則不會被移入16位移位寄存器。當DIN讀入數據后，經DA轉換，在OUT輸出電壓D/AOUT，D/AOUT與太陽能充電模塊中LM2576的反饋端FB端口相連接，與內部參考電壓比較，進而調整充電電壓。

所述太陽能充電模塊的輸出端連接著放電模塊的輸入端，放電模塊的BATTERY端與太陽能充電模塊的BATTERY端相連接，放電模塊的P3.4端與主處理器的P3.4引腳，放電模塊用于對蓄電池進行放電，BATTERY端連接的是蓄電池端。

所述主處理器的輸出端連接著放電模塊的輸入端，放電模塊的BATTERY端與太陽能充電模塊的BATTERY端相連接，放電模塊的P3.4端與主處理器的P3.4引腳，放電模塊用于對蓄電池進行放電，BATTERY端連接的是蓄電池端。

所述標簽通過天線連接著閱讀器，標簽采用RFID電子標簽，內部存儲相關車輛的基本信息，閱讀器通過天線獲取RFID電子標簽中的信息。

所述閱讀器連接著主處理器，閱讀器用于讀取每個標簽中的信息，并將其傳送給主處理器，閱讀器采用MF RC522芯片，MF RC522芯片的MISO端與主處理器的P5.2引腳相連接，MF RC522芯片的MOSI端與主處理器的P5.1引腳相連接，MF RC522芯片的SCK端與主處理器的P5.3引腳相連接，MF RC522芯片的SDA2端與主處理器的P4.6引腳相連接，MF RC522芯片的RST1端與主處理器的P4.7引腳相連接。

所述主處理器的輸出端連接著指示燈的輸入端，指示燈采用BT201型紅色LED，LED是一種由磷化鎵(GaP)等半導體材料制成的，能直接將電能轉變成光能的發光顯示器件。當其內部有一定電流通過時，它就會發光。LED的基本特性是通過LED的電流量與發光量呈線性正比關系，因此，嚴格控制LED正向電流對于獲得所需的發光量而言極為重要。Q1的基極LED1端與主處理器的P2.1引腳相連接，D1為齊納二極管，作為恒壓源加在Q2的基極上，由于基極偏壓穩定，集電極電流也隨著穩定，可以保證電流和亮度穩定。

所述主處理器的輸出端連接著報警模塊的輸入端，報警模塊采用RC低通濾波電路以及LM358和4871進行聲音放大，進而驅動報警模塊中的蜂鳴器發出聲音，報警模塊的PWMOUT端與主處理器的P4.5引腳相連接。

所述煙霧檢測模塊的輸出端連接著主處理器的輸入端，煙霧檢測模塊采用MS5100煙霧濃度傳感器，當外部有煙霧或者碳氫化合物時，傳感器的電阻Rs會發生變化，從而導致輸出電壓變化，輸出的模擬電壓傳送給AD0832芯片的CH0端，通過AD0832芯片將模擬電壓信號轉換為數字信號傳送給主處理器，煙霧檢測模塊的CLK_M、DI_M、DO_M、CS_M端與主處理器的P5.4、P4.4、P4.3、P4.2端相連接。

所述一氧化碳檢測模塊的輸出端連接著主處理器的輸入端，一氧化碳檢測模塊采用MQ-7一氧化碳傳感器，一氧化碳傳感器檢測到環境中一氧化碳信號，并將其轉換為模擬電壓信號，傳送到運算放大器LM358的1IN+端，運算放大器LM358將電壓信號進行放大，通過1OUT端傳送給AD0832芯片，將模擬電壓信號轉換為數字信號后傳送給主處理器進行處理，一氧化碳檢測模塊的CLK_Q、DI_Q、DO_Q、CS_Q端傳送給主處理器的P5.5、P6.2、P6.1、P6.0引腳。

所述無線發送模塊連接著主處理器，無線發送模塊采用CC2500無線模塊，主處理器的P3.1、P3.3、P3.2、P1.2、P1.1、P3.0引腳分別與CC2500無線模塊的SI_C、SCLK_C、SO_C、GDO2_C、GDO0_C、CSN_C相連接，其中由CSN_C、SCLK_C、SI_C、SO_C組成SPI口，負責主處理器與CC2500之間收發數據的傳送。GDO0_C與GDO2_C是CC2500可配置的多功能引腳，當CC2500收到數據包時，令GDO0_C觸發主處理器引起中斷，讀取CC2500緩存里的數據。通過配置GDO2_C則可提供CC2500的CCA檢測結果。

所述無線接收模塊連接著主控制器，無線接收模塊采用CC2500無線模塊，主控制器的P3.1、P3.3、P3.2、P1.2、P1.1、P3.0引腳分別與CC2500無線模塊的SI_CC、SCLK_CC、SO_CC、GDO2_CC、GDO0_CC、CSN_CC相連接，其中由CSN_CC、SCLK_CC、SI_CC、SO_CC組成SPI口，負責主控制器與CC2500之間收發數據的傳送。GDO0_CC與GDO2_CC是CC2500可配置的多功能引腳，當CC2500收到數據包時，令GDO0_CC觸發主控制器引起中斷，讀取CC2500緩存里的數據。通過配置GDO2_CC則可提供CC2500的CCA檢測結果。無線接收模塊用于接收無線發送模塊發送的數據信息并傳送給主控制器。

所述電源模塊的輸出端連接著主控制器的輸入端，電源模塊采用+5V鋰電池進行供電，+5V電壓通過AMS11173.3V穩壓芯片和電容濾波處理后得到+3.3V電壓，+3.3V在經過電阻R62、R63、C61、C65、C62處理后得到+2.8V電壓；+5V電壓通過LM1117-2.5穩壓芯片和電容濾波處理后得到+2.5V電壓，供電模塊為系統提供+5V、+3.3V、+2.5V、+2.8V電壓。

所述存儲模塊連接著主控制器，存儲模塊采用SD卡，主控制器通過串行外設協議總線與SD卡插槽進行連接，DO、CS、SCLK_SD和DI端分別與主控制器的P4.5、P5.4、P5.3、P4.6引腳相連接，存儲模塊電路圖中的COM、WP、GND和CD腳是把記憶卡固定在電路板上的卡槽的引腳，處理GND接地外，不使用其他引腳，主控制器通過P5.3引腳給SD卡提供時鐘信號，通過P5.4引腳控制SD卡的使能端CS端，通過P4.5和P4.6引腳控制數據的輸入輸出，

所述主控制器通過GPRS模塊連接到互聯網，GPRS模塊采用MC55模塊，MC55模塊除了具有CSM模塊原有的功能外還支持分組業務功能，內嵌了TCP/IP協議，可以直接與互聯網互通；它的數據輸入、輸出接口實際上是一個串行異步收發器，符合RS232接口標準，且有固定的參數，8位數據位和1位停止位，無校驗位，它與主控制器協同工作，共同完成數據的遠程傳輸；智能手機通過GPRS模塊接收主控制器傳送的數據信息，主控制器的P6.4引腳與GPRS模塊的IGT端相連接，用于啟動MC55模塊；主控制器的P3.5、P3.4引腳分別與GPRS模塊的RXD0、TXD0端相連接，進行數據的輸入輸出；主控制器的P6.3引腳與GPRS模塊的RINGO端相連接，作為數據傳輸的中斷信號。

所述計算機監控終端通過互聯網獲取無線檢測節點的檢測數據，無線檢測節點將檢測數據通過無線發送模塊發送給監控中心的無線接收模塊，無線接收模塊接收到無線檢測節點的檢測數據后傳送給主控制器，同時給存儲模塊進行存儲，并將檢測數據通過GPRS模塊傳送到互聯網，計算機監控終端通過互聯網接收到無線檢測節點的檢測數據，并對其進行分析處理。

具體實施方式二：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17說明本實施方式，所述主處理器、主控制器均采用MSP430單片機。所述MSP430單片機的具體型號為MSP430F149，MSP430F149單片機是TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節FLASH，2KBRAM，包括基本時鐘電路、看門狗定時器、帶3個捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時器、帶7個捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時器、2個具有中斷功能的8位并行端口、4個8位并行端口、模擬比較器、12位A/D轉換器、2個串行通信接口等模塊。是美國德州儀器開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集的混合信號處理器。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實際應用需求，將多個不同功能的模擬電路、數字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片機”解決方案。

具體實施方式三：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17說明本實施方式，所述一氧化碳檢測模塊采用MQ-7一氧化碳傳感器。所述MQ-7一氧化碳傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫，采用高低溫循環檢測方式低溫檢測一氧化碳，傳感器的電導率隨空氣中一氧化碳氣體濃度增大而增大，高溫清洗低溫時吸附的雜散氣體，實用簡單的電路即可將電導率的變化，轉換為該氣體濃度相對應的輸出信號，MQ-7傳感器對一氧化碳的靈敏度高。

具體實施方式四：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17說明本實施方式，所述煙霧檢測模塊采用MS5100煙霧濃度傳感器。所述MS5100煙霧濃度傳感器是一種靈敏度很高的煙霧測試傳感器，MS5100煙霧濃度傳感器精確度高，抗干擾能力強，有很高的感應靈敏度、良好的穩定性、快速的相應時間，對煙霧、碳氫化合物和氧化物有著很強的靈敏度。MS5100煙霧濃度傳感器通過感受外在環境煙霧濃度變化會產生變化的模擬信號，經過AD轉換后將當前采樣煙霧信號發送給主處理器，主處理器通過一定的數據處理，將輸入的信號轉變成煙霧濃度值。

具體實施方式五：

結合圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17說明本實施方式，所述無線接收模塊、無線發送模塊均采用CC2500無線模塊。所述CC2500無線模塊是用于低功耗無線應用的業界系統成本最低的多通道無線電產品。工作波段頻帶是2.4GHz，包括很多非常有用的數字功能。

本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統的工作原理為：本實用新型一種基于物聯網與計算機的港口物流碳排放監控系統，無線檢測節點用于采集港口物流的產生的碳排放信息，采用太陽能供電，節約能源，港口物流的車輛上貼有RFID電子標簽，電子標簽中存儲有車輛的基本信息，通過閱讀器獲取電子標簽中的基本信息，然后采用一氧化碳檢測模塊和煙霧檢測模塊對其產生的一氧化碳、煙霧、碳氫化合物的濃度進行檢測，并將其轉換為數字電壓信號后傳送給主處理器進行數據處理，當檢測值大于閾值時，則主處理器驅動報警模塊發聲報警，提示此物流車輛的碳排放量超標，同時將檢測數據通過無線發送模塊發送出去，監控中心的無線接收模塊接收到檢測數據后傳送給主控制器，由存儲模塊進行存儲，通過GPRS模塊將數據傳送到互聯網中，計算機監控終端從互聯網上獲取無線檢測節點的檢測數據，對港口物流的碳排放進行監測。無線檢測節點工作時指示燈發紅光，說明無線檢測節點處于工作狀態。

雖然本實用新型已以較佳的實施例公開如上，但其并非用以限定本實用新型，任何熟悉此技術的人，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做各種改動和修飾，因此本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所界定的為準。