基于GSM的生物培养箱智能监测系统
2014-11-24吴麒麟李宝龙冯文明
吴麒麟+李宝龙+冯文明
摘要：培养箱在生物领域应用十分广泛，主要用于微生物、组织培养，及育种实验等。培养箱负责在箱体内模拟形成一个类似细胞或组织，在生物体内的生长环境。但是在实际应用中，由于研究人员不能时刻在培养箱附近，所以有时不能及时发现培养箱内部变化。所以本系统采用GSM技术通过短信的形式，把培养箱的温度、二氧化碳浓度和相对饱和湿度发送到研究人员手里，使他们第一时间了解培养箱中的动态变化。
关键词：GSM；培养箱；温湿度监测；测试分析
一、研究背景
生物实验需要大量的生物样品，保证这些样品的活性是生物实验成功与否的决定性因素。生物培养箱是维持生物样品生长代谢所需的必要环境的培养设备，但目前国内生物实验室内大部分生物培养箱都是独立的，功能单一的系统，不便于集中控制和管理，增加了生物研究人员操作的繁琐程度和得知信息的滞后性[1]。基于此种背景，我们设计了一种基于GSM的多功能的培养箱监测系统。让生物研究人员更加便捷、及时的监测生物培养环境的变化。
二、系统结构
本系统由培养箱和GSM的智能监测报警装置两部分组成。其中，监测报警装置是本系统的研究的重点。该装置主要由由供电电路、单片机开发板电路、GSM通信电路、显示电路和传感器等几部分组成。
开发板电路是整个装置的核心，采用STC15F2开发板设计实现，由CPU、复位电路、时钟电路、矩阵按键电路和RS232串行通讯电路等组成。实现键盘读入、LCD显示、环境参数测量、GSM模块SIM900A控制等功能。传感器包括MG811二氧化碳检测模块以及DHT11温湿度检测模块，可检测培养箱内部的温度、湿度、以及二氧化碳浓度。显示模块由LCD1602组成，可显示培养箱内部的实时温度、湿度和二氧化碳浓度。矩阵按键用于设定环境参数的报警阈值。当传感器检测出的信息大于设定的报警阈值时，由GSM短信发送模块以信息文本的格式向预先设定好的用户手机发送报警信息，提醒研究人员检查并处理故障。
三、系统设计
1）MG811二氧化碳检测模块，其具有TTL电平信号输出指示灯，工作电压信号指示灯，可双路信号输出（模拟量信号和 TTL高低电平信号），TTL电平输出的有效信号为低电位。当检测气体浓度超过设定值时，输出低电平时信号红色指示灯亮，该口可直接接单片机电平输出有效信号为低电平。其模拟量输出电压 0～2V，浓度越低输出电压越高，对二氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性，具有长期的使用寿命和可靠的稳定性以及快速的响应恢复特性，并且陶瓷探头可以插拔设计，方便更换，隔热散热更好，其带温度补偿输出，标称温度环境下 Tcm输出为 VCC/2电压，当环境温度变化时，输出电压信号变化，温度变化量转换为对应电压输出变化量，从而通过程序补该温度变化量，控制探头更有效的检测[2]。
五、结束语
由于该监测系统采用了GSM技术，并具有超过设定温湿度及二氧化碳浓度值报警，随时检测培养箱内部环境变化的功能，同时具有性价比高，体积小，传输距离远，且抗干扰性强等优点，可广泛应用于生物培养等监测领域，因此可以带来很高的经济效益，并具有广阔的应用前景。
[参考文献]
[1]唐晓英.基于CAN总线的生物培养控制系统软件设计[J].计算机测量与控制.2010.18.
[2]刘全盛.输出信号变化率的电压温度自动补偿[J].电机与控制学报.2004.2.
[3]王纪刚.无线温湿度数据采集板的设计[J].机械制造与自动化.2013.6.
[4]袁欢.1602LCD液晶显示[J].商品与质量：学术观察.2012.5.
（作者单位：华北科技学院 机电工程学院，北京 101601）
摘要：培养箱在生物领域应用十分广泛，主要用于微生物、组织培养，及育种实验等。培养箱负责在箱体内模拟形成一个类似细胞或组织，在生物体内的生长环境。但是在实际应用中，由于研究人员不能时刻在培养箱附近，所以有时不能及时发现培养箱内部变化。所以本系统采用GSM技术通过短信的形式，把培养箱的温度、二氧化碳浓度和相对饱和湿度发送到研究人员手里，使他们第一时间了解培养箱中的动态变化。
关键词：GSM；培养箱；温湿度监测；测试分析
一、研究背景
生物实验需要大量的生物样品，保证这些样品的活性是生物实验成功与否的决定性因素。生物培养箱是维持生物样品生长代谢所需的必要环境的培养设备，但目前国内生物实验室内大部分生物培养箱都是独立的，功能单一的系统，不便于集中控制和管理，增加了生物研究人员操作的繁琐程度和得知信息的滞后性[1]。基于此种背景，我们设计了一种基于GSM的多功能的培养箱监测系统。让生物研究人员更加便捷、及时的监测生物培养环境的变化。
二、系统结构
本系统由培养箱和GSM的智能监测报警装置两部分组成。其中，监测报警装置是本系统的研究的重点。该装置主要由由供电电路、单片机开发板电路、GSM通信电路、显示电路和传感器等几部分组成。
开发板电路是整个装置的核心，采用STC15F2开发板设计实现，由CPU、复位电路、时钟电路、矩阵按键电路和RS232串行通讯电路等组成。实现键盘读入、LCD显示、环境参数测量、GSM模块SIM900A控制等功能。传感器包括MG811二氧化碳检测模块以及DHT11温湿度检测模块，可检测培养箱内部的温度、湿度、以及二氧化碳浓度。显示模块由LCD1602组成，可显示培养箱内部的实时温度、湿度和二氧化碳浓度。矩阵按键用于设定环境参数的报警阈值。当传感器检测出的信息大于设定的报警阈值时，由GSM短信发送模块以信息文本的格式向预先设定好的用户手机发送报警信息，提醒研究人员检查并处理故障。
三、系统设计
1）MG811二氧化碳检测模块，其具有TTL电平信号输出指示灯，工作电压信号指示灯，可双路信号输出（模拟量信号和 TTL高低电平信号），TTL电平输出的有效信号为低电位。当检测气体浓度超过设定值时，输出低电平时信号红色指示灯亮，该口可直接接单片机电平输出有效信号为低电平。其模拟量输出电压 0～2V，浓度越低输出电压越高，对二氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性，具有长期的使用寿命和可靠的稳定性以及快速的响应恢复特性，并且陶瓷探头可以插拔设计，方便更换，隔热散热更好，其带温度补偿输出，标称温度环境下 Tcm输出为 VCC/2电压，当环境温度变化时，输出电压信号变化，温度变化量转换为对应电压输出变化量，从而通过程序补该温度变化量，控制探头更有效的检测[2]。
五、结束语
由于该监测系统采用了GSM技术，并具有超过设定温湿度及二氧化碳浓度值报警，随时检测培养箱内部环境变化的功能，同时具有性价比高，体积小，传输距离远，且抗干扰性强等优点，可广泛应用于生物培养等监测领域，因此可以带来很高的经济效益，并具有广阔的应用前景。
[参考文献]
[1]唐晓英.基于CAN总线的生物培养控制系统软件设计[J].计算机测量与控制.2010.18.
[2]刘全盛.输出信号变化率的电压温度自动补偿[J].电机与控制学报.2004.2.
[3]王纪刚.无线温湿度数据采集板的设计[J].机械制造与自动化.2013.6.
[4]袁欢.1602LCD液晶显示[J].商品与质量：学术观察.2012.5.
（作者单位：华北科技学院 机电工程学院，北京 101601）
摘要：培养箱在生物领域应用十分广泛，主要用于微生物、组织培养，及育种实验等。培养箱负责在箱体内模拟形成一个类似细胞或组织，在生物体内的生长环境。但是在实际应用中，由于研究人员不能时刻在培养箱附近，所以有时不能及时发现培养箱内部变化。所以本系统采用GSM技术通过短信的形式，把培养箱的温度、二氧化碳浓度和相对饱和湿度发送到研究人员手里，使他们第一时间了解培养箱中的动态变化。
关键词：GSM；培养箱；温湿度监测；测试分析
一、研究背景
生物实验需要大量的生物样品，保证这些样品的活性是生物实验成功与否的决定性因素。生物培养箱是维持生物样品生长代谢所需的必要环境的培养设备，但目前国内生物实验室内大部分生物培养箱都是独立的，功能单一的系统，不便于集中控制和管理，增加了生物研究人员操作的繁琐程度和得知信息的滞后性[1]。基于此种背景，我们设计了一种基于GSM的多功能的培养箱监测系统。让生物研究人员更加便捷、及时的监测生物培养环境的变化。
二、系统结构
本系统由培养箱和GSM的智能监测报警装置两部分组成。其中，监测报警装置是本系统的研究的重点。该装置主要由由供电电路、单片机开发板电路、GSM通信电路、显示电路和传感器等几部分组成。
开发板电路是整个装置的核心，采用STC15F2开发板设计实现，由CPU、复位电路、时钟电路、矩阵按键电路和RS232串行通讯电路等组成。实现键盘读入、LCD显示、环境参数测量、GSM模块SIM900A控制等功能。传感器包括MG811二氧化碳检测模块以及DHT11温湿度检测模块，可检测培养箱内部的温度、湿度、以及二氧化碳浓度。显示模块由LCD1602组成，可显示培养箱内部的实时温度、湿度和二氧化碳浓度。矩阵按键用于设定环境参数的报警阈值。当传感器检测出的信息大于设定的报警阈值时，由GSM短信发送模块以信息文本的格式向预先设定好的用户手机发送报警信息，提醒研究人员检查并处理故障。
三、系统设计
1）MG811二氧化碳检测模块，其具有TTL电平信号输出指示灯，工作电压信号指示灯，可双路信号输出（模拟量信号和 TTL高低电平信号），TTL电平输出的有效信号为低电位。当检测气体浓度超过设定值时，输出低电平时信号红色指示灯亮，该口可直接接单片机电平输出有效信号为低电平。其模拟量输出电压 0～2V，浓度越低输出电压越高，对二氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性，具有长期的使用寿命和可靠的稳定性以及快速的响应恢复特性，并且陶瓷探头可以插拔设计，方便更换，隔热散热更好，其带温度补偿输出，标称温度环境下 Tcm输出为 VCC/2电压，当环境温度变化时，输出电压信号变化，温度变化量转换为对应电压输出变化量，从而通过程序补该温度变化量，控制探头更有效的检测[2]。
五、结束语
由于该监测系统采用了GSM技术，并具有超过设定温湿度及二氧化碳浓度值报警，随时检测培养箱内部环境变化的功能，同时具有性价比高，体积小，传输距离远，且抗干扰性强等优点，可广泛应用于生物培养等监测领域，因此可以带来很高的经济效益，并具有广阔的应用前景。
[参考文献]
[1]唐晓英.基于CAN总线的生物培养控制系统软件设计[J].计算机测量与控制.2010.18.
[2]刘全盛.输出信号变化率的电压温度自动补偿[J].电机与控制学报.2004.2.
[3]王纪刚.无线温湿度数据采集板的设计[J].机械制造与自动化.2013.6.
[4]袁欢.1602LCD液晶显示[J].商品与质量：学术观察.2012.5.
（作者单位：华北科技学院 机电工程学院，北京 101601）
