本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee技術(shù)的多通道粉塵與環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空氣中的粉塵濃度是衡量空氣質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。粉塵指懸浮在空氣中的固體微粒。在生活和工作中,粉塵直接威脅人類健康,能誘發(fā)多種職業(yè)肺部疾病,特別是在礦山、建筑、制造及其它工業(yè)場所,粉塵污染對人的健康影響尤為嚴(yán)重。在高溫干燥的環(huán)境中,當(dāng)粉塵濃度超過一定的界限時,可能產(chǎn)生爆炸。因此,溫濕度也是一個重要的參考要素。傳統(tǒng)的粉塵監(jiān)測系統(tǒng)使用有線檢測設(shè)備,需要操作人員攜帶粉塵檢測設(shè)備進(jìn)入檢測區(qū)域。這種檢測辦法不僅效率低、易受到監(jiān)測區(qū)域環(huán)境的影響,而且需要人工收集數(shù)據(jù),不能實時采集數(shù)據(jù)。課題中無線通信的設(shè)計理論是源于Zig Bee通信技術(shù)。Zig Bee通信技術(shù)可以搭建無線傳感網(wǎng)絡(luò),具有功耗低、高容能、高安全性、低成本等優(yōu)點,可以抵抗危險、惡劣的環(huán)境條件,忽略監(jiān)測環(huán)境的影響。采用Zig Bee技術(shù)可以使得監(jiān)測系統(tǒng)不再需要布設(shè)有線線路,自動組網(wǎng)技術(shù)可隨意增減節(jié)點且改變監(jiān)測位置,而且低功耗的監(jiān)測節(jié)點,壽命長,使用方便,節(jié)省了布線成本,適用于無線粉塵監(jiān)測點的組網(wǎng)。課題設(shè)計的無線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由監(jiān)測節(jié)點、Zig Bee網(wǎng)絡(luò)和用戶操作界面三大部分組成。監(jiān)測節(jié)點采用了高性能單片機(jī)作為系統(tǒng)控制的核心部件,采集粉塵、溫濕度、節(jié)點位置等信息。根據(jù)光散射理論,當(dāng)粉塵顆粒經(jīng)過粉塵傳感器的采樣腔后,傳感器將粉塵反射的光強(qiáng)經(jīng)光電檢測電路轉(zhuǎn)換后,以PWM的形式輸出。因此得到相應(yīng)粒徑的粉塵濃度,最終實現(xiàn)對空氣中多種不同粒徑范圍的粉塵進(jìn)行濃度測量和統(tǒng)計,即實現(xiàn)多通道粉塵濃度的測量。溫濕度參數(shù)測量則采用SHT10作為溫濕度傳感器件,將溫度和濕度的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的電信號。利用GPS協(xié)調(diào)時鐘,使整個系統(tǒng)各模塊時鐘同步。在每個監(jiān)測節(jié)點上均設(shè)計了液晶顯示、按鍵操作等功能。各監(jiān)測節(jié)點對采集到的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行本地顯示和存儲。根據(jù)用戶操作界面發(fā)布的指令要求,將數(shù)據(jù)傳送至到數(shù)據(jù)集控的上位機(jī),在用戶操作界面上顯示、分析和存儲。用戶操作界面采用VB軟件進(jìn)行編寫,主要任務(wù):發(fā)送指令給監(jiān)控節(jié)點使其傳送數(shù)據(jù);接收指定監(jiān)測節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信息;然后對數(shù)據(jù)匯總、分析和處理,一旦有數(shù)據(jù)超過安全警戒值時立即報警。達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)中各監(jiān)測節(jié)點狀態(tài)的實時監(jiān)測目的。課題將詳細(xì)地介紹和討論多通道粉塵傳感器的原理、相關(guān)工作電路的設(shè)計、以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計。并且對監(jiān)測節(jié)點中各功能模塊進(jìn)行了獨(dú)立調(diào)試和聯(lián)合測試;監(jiān)測節(jié)點和PC通信測試;用戶操作界面運(yùn)行測試等,結(jié)果已經(jīng)基本實現(xiàn)課題的預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)進(jìn)一步改善,將可用于監(jiān)測區(qū)域中的環(huán)境參數(shù)和粉塵信息。
【關(guān)鍵詞】：多通道粉塵傳感器 ZigBee SHT10 MCU GPS
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN92;TP274
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 課題研究的背景13-15
• 1.1.1 粉塵危害13
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢13-14
• 1.1.3 課題意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 粉塵檢測現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀16
• 1.3 論文的結(jié)構(gòu)及相關(guān)工作16-18
• 第二章 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計與相關(guān)技術(shù)理論18-27
• 2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計18-20
• 2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計設(shè)想18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計流程19-20
• 2.2 ZigBee無線傳感器20-23
• 2.2.1 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)介紹20-21
• 2.2.2 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-23
• 2.3 光散射式粉塵傳感器理論分析23-25
• 2.3.1 光散射原理的理論解釋——Mie理論23-25
• 2.3.2 粉塵濃度的數(shù)學(xué)模型建立25
• 2.3.3 多通道粉塵傳感器原理25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第三章 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計（硬件部分）27-44
• 3.1 單片機(jī)選型與介紹27-28
• 3.2 ZigBee無線通信模塊的選擇28-31
• 3.3 多通道粉塵傳感器31-35
• 3.3.1 粉塵傳感器原理31-32
• 3.3.2 多通道粉塵傳感器原理32-33
• 3.3.3 多通道粉塵傳感器電路設(shè)計33-35
• 3.4 溫濕度傳感器35-36
• 3.4.1 SHT10 溫濕度傳感器介紹35-36
• 3.4.2 SHT10 溫濕度傳感器的接口電路36
• 3.5 GPS模塊36-38
• 3.6 DS1302 模塊38-40
• 3.7 1602 液晶顯示模塊40-41
• 3.8 電源設(shè)計41-42
• 3.9 系統(tǒng)輔助電路設(shè)計42-43
• 3.9.1 復(fù)位電路42-43
• 3.9.2 電源電壓檢測電路43
• 3.10 本章小結(jié)43-44
• 第四章 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計（軟件部分）44-51
• 4.1 編程軟件簡介44-45
• 4.2 監(jiān)測節(jié)點程序設(shè)計45-48
• 4.2.1 監(jiān)測節(jié)點主程序設(shè)計45-47
• 4.2.2 串口中斷子程序設(shè)計47-48
• 4.3 用戶操作界面設(shè)計48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析51-56
• 5.1 監(jiān)測節(jié)點(下位機(jī))軟件仿真調(diào)試52-53
• 5.2 通信測試53-54
• 5.3 用戶操作界面運(yùn)行情況54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 附錄62-64
• 附錄A系統(tǒng)電路板原理圖和PCB圖62-63
• 附錄B系統(tǒng)電路 3D顯示圖像63-64
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文64-65
• 一發(fā)表的論文64
• 二參加的學(xué)術(shù)會議64-65
• 致謝65-66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J];計算機(jī)研究與發(fā)展;2005年01期

2 楊勇;馮志斌;;《粉塵作業(yè)場所危害程度分級》解讀[J];勞動保護(hù);2010年08期

3 湯永利;趙文靜;梁博;趙章界;;基于隨機(jī)性檢測的ZigBee協(xié)議安全傳輸測試方法研究[J];南京理工大學(xué)學(xué)報;2015年01期

4 葉炳杰;對修訂國家《粉塵檢測方法》標(biāo)準(zhǔn)的思考[J];中國職業(yè)醫(yī)學(xué);2003年06期

5 周怡

本文編號：374923