基于无线传感网络的气体浓度监测系统设计

发布时间：2017-05-04 21:13

  本文关键词：基于无线传感网络的气体浓度监测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于无线传感器网络的气体浓度监测系统集成了传感器测试技术、分布式数据传输与处理技术和无线通信技术于一体,具有低功耗、低成本、大规模、集成性、灵活的自组网和部署方式等特点,适于复杂环境下长时间、无人值守、多点监测、多级警的需求。本文根据课题的需求,主要针对烷类气体研究并设计了一套监测可靠性高,自动化程度高,操作简单,适用范围广的无线传感器网络监测系统。在满足课题需求的前提下,系统可移植化程度高,具有良好的通用性,系统能够在任何时间、任何恶劣的环境条件下获得大量准确的数据监测信息,适应于多种社会领域,具备广阔的应用前景。通过分析比较目前常用的无线通信技术,选用ZigBee作为系统的无线通信技术,将ZigBee技术应用到气体浓度监测系统,利用ZigBee协议栈进行自组织网络,搭建以拓扑结构为网状网的无线传感网络,有效的解决了系统的低功耗、多点监测和数据融合处理等问题。根据系统需求,硬件设计方面,选择线性度、精度及稳定性较好的气体传感器MQ-5作为测量元件,通过调理电路对非线性引起的误差进行补偿,增加其测量精度。在主控板模块及数据采集模块硬件选择时,遵循低成本、普遍性、高性能、低功耗原则。在各芯片连接电路设计时,遵循准确性、简化性、兼容性原则。软件设计方面,采用功能模块化,遵循可靠性、可扩展性、标准化及简单性原则。上位机设计方面,采用VB6.0编写用户监控界面,方便用户操作,实现了串口通信、数据信息的处理与显示、动态曲线图显示、数据库信息处理等功能。最后通过实验对系统进行测试,实验结果表明,该系统可靠性好、监测精度较高、功耗低,实现了多点监测,基本达到了本课题的设计要求。
【关键词】：烷类气体浓度 无线传感网络 ZigBee 多点监测
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外发展状况10-11
• 1.3 主要工作和章节安排11-13
• 第二章 无线传感器网络的构建13-25
• 2.1 无线传感器网络的选择13-15
• 2.2 ZigBee技术应用在目标气体监测的优点15-16
• 2.3 ZigBee节点类型16
• 2.4 Zigbee网络拓扑结构的选择16-19
• 2.4.1 网络拓扑结构的类型16-18
• 2.4.2 Zigbee网状网结构的优点18-19
• 2.5 ZigBee网状拓扑结构的构建19-25
• 2.5.1 网络拓扑结构分配机制19-20
• 2.5.2 节点的网络地址计算20-21
• 2.5.3 网状拓扑结构的实验验证21-25
• 第三章 系统的硬件设计25-35
• 3.1 系统的总体设计25-26
• 3.2 监测节点的硬件设计26-32
• 3.2.1 节点的主控板结构设计26-27
• 3.2.2 数据采集模块的设计27-30
• 3.2.3 声光报警电路设计30-31
• 3.2.4 时钟芯片DS1302的外围电路31-32
• 3.3 主控板的电路设计32-35
• 3.3.1 主控板电源电路与外部晶振电路32-33
• 3.3.2 RS232通信电路设计33-34
• 3.3.3 天线及巴伦匹配电路设计34-35
• 第四章 系统软件设计35-44
• 4.1 Zigbee协议架构35-38
• 4.1.1 物理层36-37
• 4.1.2 MAC层37
• 4.1.3 网络层37-38
• 4.1.4 应用层38
• 4.2 Sink节点程序38-42
• 4.2.1 Sink节点组网实现39-41
• 4.2.2 消息处理函数41-42
• 4.3 监测节点程序42-44
• 第五章 PC机监控软件设计44-51
• 5.1 串口通信44-46
• 5.1.1 手动发送数据程序的实现45
• 5.1.2 自动接收数据程序的实现45-46
• 5.2 数据库应用编程46-51
• 5.2.1 数据库文件的生成46
• 5.2.2 VB6.0 与数据库文件的链接过程46-50
• 5.2.3 数据信息的录入50-51
• 第六章 系统的运行测试51-56
• 6.1 系统的测试过程51-53
• 6.1.1 物理地址的修改51-52
• 6.1.2 节点程序的下载52-53
• 6.1.3 PC机监控软件的参数设置53
• 6.2 系统的测试结果分析53-56
• 6.2.1 软件的界面介绍54-55
• 6.2.2 监测系统数据分析55-56
• 结论与展望56-57
• 结论56
• 展望56-57
• 参考文献57-60
• 攻读学位期间取得的研究成果60-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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2 王东;张金荣;魏延;曹长修;唐政;;利用ZigBee技术构建无线传感器网络[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年08期

3 陈修波;蒋德云;张志林;朱琳;李新红;;基于MC9S12XS128的无刷直流电机控制器设计[J];山东交通学院学报;2014年01期

4 靳其兵,田野,谢祖荣;单片机数据采集卡及其实时多任务机制的实现[J];自动化仪表;2002年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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2 陆剑;ZigBee无线传感器网络研究[D];南京理工大学;2009年

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本文编号：345820