[实用新型]一种基于FPGA的环境监测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA的环境监测装置，包括发送端和接收端，所述发送端包括顺序连接的数据采集模块、基带数据处理模块、FPGA数字带通调制模块、D/A转换模块和无线发射模块；所述接收端包括顺序连接的无线接收模块、A/D转换模块、FPGA数字解调模块、基带数据恢复处理模块、数据接收显示模块，发送端和接收端通过通信网络连接。这种装置设计灵活、方便、成本低、抗干扰能力强、使用范围广，对于复杂环境下的数据传输及环境监测任务具有一定的实用价值。

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体是一种基于FPGA的环境监测装置。

背景技术

在我国，环境监测使用的通信方式多为4G、WiFi、蓝牙、ZigBee，但他们都存在其局限性，例如4G、WiFi无线的网络覆盖存在局限，受到环境的影响大，在山区、深井、隧道等无4G覆盖的环境下难以实现环境数据无线传输及监测任务；而蓝牙、ZigBee通信存在带宽有限、传输距离短等问题，在一些特殊环境难以满足高速数据传输和监测任务的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于FPGA的环境监测装置。这种装置设计灵活、方便、成本低、抗干扰能力强、使用范围广，对于复杂环境下的数据传输及环境监测任务具有一定的实用价值。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于FPGA的环境监测装置，与现有技术不同处在于，所述装置包括：

发送端，所述发送端包括顺序连接的数据采集模块、基带数据处理模块、FPGA数字带通调制模块、D/A转换模块和无线发射模块；

接收端，所述接收端包括顺序连接的无线接收模块、A/D转换模块、FPGA数字解调模块、基带数据恢复处理模块、数据接收显示模块；

其中，发送端和接收端通过通信网络连接。

所述数据采集模块设有摄像头、颗粒物传感器、温湿度传感器和气体传感器。

所述摄像头型号为OV7670或OV7620。

所述颗粒物传感器为具有感知PM2.5和PM10的传感器。

所述温湿度传感器型号为SHT71或DHT11。

所述气体传感器为具有感知CO₂、SO₂、NO₂和CO的传感器。

所述发射端和接收端的数字通信方法过程均由FPGA方式实现。

发送端和接收端各使用一块FPGA，数据采集模块通过摄像头、颗粒物传感器、温湿度传感器、气体传感器采集图像、PM2.5、PM10、CO₂、SO₂、NO₂、CO浓度数据信息，基带数据处理模块将数据采集模块采集到的数据进行压缩、编码、加密处理，FPGA数字带通调制模块利用FPGA对基带数据处理模块的基带信号进行数字带通调制，实现信号的频谱搬移，使信号适合信道的传输特性，D/A转换模块将FPGA数字带通调制模块的数字信号变为模拟信号，无线发射模块接收D/A转换模块转换过的数据，在FPGA的控制下，实现功率控制过程，发射无线信号，无线接收模块负责接收无线发射模块发射出的信号，实现信号接收和低噪声放大，A/D转换模块把来自无线接收模块接收到的信号转变为数字信号，FPGA数字解调模块将A/D转换模块的数字信号进行解调处理，实现同步过程，基带数据恢复处理模块把经过FPGA数字解调模块处理过的信号进行译码、解密处理，数据接收显示模块接收和显示基带数据恢复处理模块的原始数据，以便于人类及时了解当地的地势地貌、温湿度及空气质量等情况。

本装置基于高速数据处理平台FPGA和数字调制解调技术，能解决诸如山区、深井、隧道等无4G信号覆盖的图像、颗粒物浓度、温湿度、气体浓度数据传输问题。