本文關鍵詞：基于ZigBee的大氣PM2.5監(jiān)測系統(tǒng)研究

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【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)為大氣監(jiān)測系統(tǒng)引入了新的概念、新的技術和新的方法。把感應器嵌入到大氣監(jiān)測系統(tǒng)中,感知大氣中PM2.5顆粒大小和有毒氣體濃度等信息。將現(xiàn)有分散、獨立、單一的網(wǎng)絡監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡監(jiān)管平臺。 無線傳感器網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關鍵技術,它是近幾年興起的技術,以其布網(wǎng)方便、低功耗、低價格等特點,引起了廣泛的關注。將其應用于大氣PM2.5監(jiān)測上,是對現(xiàn)有有線監(jiān)測系統(tǒng)很好的補充,尤其用在有線監(jiān)測網(wǎng)絡無法監(jiān)測的一些盲區(qū),以及無法布線的地方。無線監(jiān)測與有線監(jiān)測相結合將極大的提高監(jiān)測系統(tǒng)的完整性。本課題將ZigBee技術應用于大氣PM2.5監(jiān)測系統(tǒng)中,將很好地改善傳統(tǒng)中即時通信的不足,通過建立大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡,對提前預報突發(fā)性重大災難性大氣污染事件非常有幫助。 本文以無線通信協(xié)議ZigBee為基礎,采用TI公司的Z-Stack協(xié)議棧,以CC2530芯片為核心,實現(xiàn)了一個自組織、低成本的PM2.5無線監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡。系統(tǒng)采用了模塊化設置,共三部分,具體為傳感及控制模塊、無線網(wǎng)絡協(xié)調器模塊和嵌入式網(wǎng)關。傳感及控制模塊作為網(wǎng)絡的終端節(jié)點,放置合適的位置,隨時監(jiān)測環(huán)境信息,這些數(shù)據(jù)信息傳給協(xié)調器。協(xié)調器建立整個無線傳感器網(wǎng)絡,保障網(wǎng)絡正常通信,進行數(shù)據(jù)信息的傳遞。嵌入式網(wǎng)關充當了管理中心,能夠使管理人員對整個無線傳感器網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸和控制。通過現(xiàn)場測試并與國外同等設備DustTrak Ⅱ進行比較,證明該系統(tǒng)測量準確,應用前景廣。
【關鍵詞】：PM2.5 ZigBee CC2530 無線傳感器網(wǎng)絡
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X84;TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-16
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)測領域的應用13-14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 2 ZigBee技術及無線傳感器網(wǎng)絡16-36
• 2.1 ZigBee技術概述16-17
• 2.2 ZigBee技術的網(wǎng)絡拓撲結構17-18
• 2.3 Zigbee協(xié)議棧架構18-29
• 2.3.1 物理層20-22
• 2.3.2 媒體訪問控制子層22-25
• 2.3.3 網(wǎng)絡層25-27
• 2.3.4 應用層27-29
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡的特點29-34
• 2.4.1 線傳感器網(wǎng)絡特點30-31
• 2.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡的主要關鍵技術31-33
• 2.4.3 無線傳感器網(wǎng)絡面臨的挑戰(zhàn)33-34
• 2.5 本章小結34-36
• 3 大氣PM2.5 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計36-54
• 3.1 系統(tǒng)硬件總體設計36-37
• 3.2 無線網(wǎng)絡通信模塊設計37-41
• 3.3 擴展功能模塊設計41-44
• 3.4 終端節(jié)點設計44-50
• 3.5 協(xié)調器節(jié)點設計50-51
• 3.6 路由器節(jié)點設計51-52
• 3.7 本章小結52-54
• 4 大氣PM2.5 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計54-66
• 4.1 軟件開發(fā)平臺搭建54
• 4.2 ZigBee 協(xié)議棧軟件開發(fā)中的作用54-58
• 4.3 無線傳感器網(wǎng)絡通信模塊軟件實現(xiàn)58-61
• 4.3.1 終端節(jié)點各傳感器模塊的軟件實現(xiàn)58-59
• 4.3.2 無線網(wǎng)絡協(xié)調器模塊的軟件設計59-60
• 4.3.3 管理中心的軟件設計60-61
• 4.4 PM2.5濃度標定61-66
• 5 大氣PM2.5監(jiān)測系統(tǒng)測試66-70
• 5.1 無線網(wǎng)絡協(xié)調器的調試66
• 5.2 傳感及控制模塊的調試66-67
• 5.3 PM2.5標定測試67-68
• 5.4 PM2.5無線監(jiān)測網(wǎng)絡測試68-70
• 6 總結與展望70-72
• 6.1 本文總結70
• 6.2 下一步展望70-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-78
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果78

【參考文獻】

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本文編號：569891