本文關鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡的粉塵濃度檢測系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：粉塵對人類的生產(chǎn)生活有著至關重要的影響,與粉塵有關的工作例如煤礦,鋁粉廠,面粉廠等常常是在受限空間內進行,這類工作環(huán)境,特別是在粉塵濃度超標的情況下,嚴重威脅著作業(yè)人員的身體健康；另一方面,粉塵濃度的控制對工業(yè)生產(chǎn)也影響巨大。粉塵造成危害的重要原因多半是其濃度分布不均或超標造成的,因而采取措施準確測量粉塵濃度具有及其重要的意義。粉塵與空氣屬于氣-固兩相流范疇,對粉塵濃度在線準確的測量,需要更加穩(wěn)定可靠的方法,這對粉塵濃度的測量系統(tǒng)提出了新的要求。本文在前人研究的基礎上,提出了采用電容傳感器測粉塵濃度的的原理,并結合無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)勢,實現(xiàn)了一套基于無線傳輸模塊CC2530 ZigBee協(xié)議的用于檢測粉塵濃度的無線傳感器網(wǎng)絡方案,文中分析了有限元法在靜電場模擬方面的優(yōu)勢,使用ANSYS軟件對螺旋式電容傳感器進行建模,并進行三維優(yōu)化設計,仿真結果表明優(yōu)化后的傳感器能克服電容對流型分布敏感的問題；并結合無線傳感器網(wǎng)絡傳輸形式,搭建無線傳感器網(wǎng)絡粉塵濃度測量平臺,該網(wǎng)絡由一個協(xié)調器節(jié)點與若干個傳感器終端節(jié)點一起,構成一個星型網(wǎng)絡,為了準確達到對特定區(qū)域進行粉塵濃度檢測的目的,研究了基于最小二乘法的多傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)擬合算法。最后對實驗數(shù)據(jù)進行了曲面擬合,以直觀的圖形反映出待測粉塵區(qū)域的粉塵濃度分布情況,以及各個采集點的粉塵濃度隨時間的變化關系。實驗結果得到了分布區(qū)域的粉塵濃度變化規(guī)律,證明了該套方案的可行型,并在實時性、準確性、以及檢測規(guī)模上具有極高的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：粉塵濃度 電容法 Zigbee 濃度分布
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP274;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 選題的背景和意義8-9
• 1.2 粉塵濃度檢測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 根據(jù)測量原理劃分10-12
• 1.2.2 根據(jù)通信方式劃分12-13
• 1.2.3 根據(jù)功能劃分13-14
• 1.3 本文主要研究內容14-15
• 1.4 本章小結15-16
• 2 檢測系統(tǒng)總體方案設計16-29
• 2.1 被測對象特性分析16-19
• 2.1.1 粉塵受力特性分析16-17
• 2.1.2 粉塵運動特性分析17-19
• 2.2 粉塵濃度測量方法研究19-23
• 2.2.1 常用粉塵濃度測量方法簡介19-20
• 2.2.2 電容法測量粉塵濃度原理以及可行性分析20-23
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡粉塵濃度檢測系統(tǒng)構建方案23-28
• 2.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡簡介23-24
• 2.3.2 粉塵濃度檢測系統(tǒng)總體結構設計24-25
• 2.3.3 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點方案框圖25-26
• 2.3.4 電容傳感器設計方案26-27
• 2.3.5 多節(jié)點粉塵濃度處理算法27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 3 電容傳感器模型建立及其有限元優(yōu)化分析29-48
• 3.1 電容傳感器存在問題分析及其設計準則29-30
• 3.2 電容法測粉塵濃度優(yōu)化模型建立30-33
• 3.2.1 常見電容傳感器模型30-32
• 3.2.2 螺旋極板電容傳感器模型32
• 3.2.3 螺旋極板電容傳感器數(shù)學模型及其優(yōu)化參數(shù)32-33
• 3.3 電容傳感器有限元優(yōu)化設計33-40
• 3.3.1 靜電場有限單元法分析34-36
• 3.3.2 電容傳感器檢測場有限單元法分析36-38
• 3.3.3 螺旋極板電容傳感器三維優(yōu)化設計38-40
• 3.4 電容傳感器測量電路硬件設計40-47
• 3.4.1 調理電路設計要求41
• 3.4.2 常用測量電路41-44
• 3.4.3 四相差分電容測量電路44-47
• 3.5 本章小結47-48
• 4 多節(jié)點粉塵濃度處理算法研究48-52
• 4.1 數(shù)據(jù)處理算法研究意義48
• 4.2 最小二乘法48
• 4.3 粉塵濃度擬合算法48-51
• 4.3.1 單傳感器節(jié)點時域擬合算法49-50
• 4.3.2 多傳感器節(jié)點曲面擬合算法50-51
• 4.4 本章小結51-52
• 5 粉塵濃度分布規(guī)律研究與實驗分析52-62
• 5.1 粉塵濃度分布規(guī)律研究52-54
• 5.1.1 氣相粉塵湍流流動模型52
• 5.1.2 離散相粉塵顆粒模型52-53
• 5.1.3 粉塵在水平方向上的運動53-54
• 5.2 粉塵濃度測試實驗54-60
• 5.2.1 布陣測試56-59
• 5.2.2 不同節(jié)點數(shù)目測試59-60
• 5.3 實驗結果分析60-61
• 5.4 本章小結61-62
• 6 總結與展望62-64
• 6.1 全文工作總結62-63
• 6.2 不足與展望63-64
• 參考文獻64-67
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文67-68
• 致謝68-70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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3 何振江,楊冠玲,吳開華,黃佐華,韓鵬,余勇昌;激光煙氣粉塵排放量監(jiān)測系統(tǒng)的濃度測量問題研究[J];華南師范大學學報(自然科學版);2000年02期

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7 徐靜,吳元祥;未來無線通信新領域——傳感器網(wǎng)絡[J];中興通訊技術;2004年05期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李少帥;氣/固兩相流離散相濃度電容傳感器的研究與設計[D];內蒙古科技大學;2012年

  本文關鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡的粉塵濃度檢測系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：352264