基于物联网的楼宇电磁检测系统设计

发布时间：2017-05-27 21:03

  本文关键词：基于物联网的楼宇电磁检测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技与经济的快速发展,楼宇中电器产品越来越多,我们在享受现代科技带来便利的同时,也会受到其电磁辐射的影响。由于电磁波本身无色、无味、无形,以及它可以穿透任何物质的特性,使其无处不在且难以察觉。当然,人体也不例外,电磁波穿过人体从而给人们的身体健康带来很大危害,长久以往会导致不可逆转的伤害。目前电磁辐射检测设备,由于价格、性能等原因无法在小用户中普遍推广。随着计算机技术、传感器技术、无线网络传输技术的快速发展,物联网技术已经日渐成熟,将物联网技术与智能建筑相融合已成为楼宇控制的发展趋势。本课题综合考虑了楼宇特点,设计一个物联网平台,该物联网平台硬件主要由协调节点、路由节点、终端节点组成,将检测污染电磁波的天线融入其中,既可以实现实时检测楼宇电磁辐射,又可以在物联网平台上设置其它端口,如空气品质质量检测、安防监测、智能家居控制等。控制程序部分主要是依托IAR(IAR Embedded Workbench)编写的。本课题主要完成工作有:首先,检测天线设计。针对楼宇污染电磁频段,选择使用最普及、辐射污染严重的电器作为考虑对象,设计一款全向性、高增益的检测天线。其次,给出了楼宇电磁检测的总体方案。选用CC2530芯片为核心,分别对协调节点、路由节点、终端节点硬件电路进行设计。并设计一款倒F天线取代物联网节点原有天线,克服了电磁退化现象,增加电磁信号接收效果。最后,利用IAR软件平台,设计了每种节点的程序,且基于ZigBee2007协议栈,组建一个小型网状网络,利用设备测试其可用性和正确性。通过测试,检测天线驻波比、带宽、增益等满足设计需求,设计的网状网络可以有效运行,实现终端节点数据有效的传输至PC,达到实时预警与检测,为用户提醒电磁波超标情况。
【关键词】：电磁 污染 检测 天线 物联网
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU855;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 课题背景及意义13-14
• 1.2 课题国内外研究现状14-16
• 1.2.1 电磁辐射检测现状14
• 1.2.2 ZigBee技术研究现状14-16
• 1.3 课题研究的主要内容16-17
• 第二章 电磁辐射测量原理及标准17-22
• 2.1 电磁辐射概述17-19
• 2.1.1 电磁辐射17
• 2.1.2 电磁辐射危害17-18
• 2.1.3 楼宇中电器的电磁辐射18-19
• 2.2 电磁辐射测量与原理19-21
• 2.2.1 电磁辐射场的划分19-20
• 2.2.2 电磁辐射的测量20-21
• 2.3 电磁辐射防护与测量标准21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 检测天线设计22-34
• 3.1 微带天线基本理论22-28
• 3.1.1 微带天线的概述22-23
• 3.1.2 微带贴片天线基本原理23-25
• 3.1.3 微带贴片天线尺寸的基本估算方法25-26
• 3.1.4 展宽微带线天线频段技术途径26-28
• 3.2 检测天线设计28-32
• 3.2.1 检测天线设计依据28
• 3.2.2 检测天线的结构设计28-29
• 3.2.3 检测天线仿真分析29-31
• 3.2.4 检测天线实物加工与测量结果分析31-32
• 3.3 放大滤波模块方案32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 物联网的硬件设计34-51
• 4.1 ZIGBEE技术34-41
• 4.1.1 ZigBee技术概述34-35
• 4.1.2 ZigBee网络的设备类型35-36
• 4.1.3 ZigBee协议36-40
• 4.1.4 ZigBee网络拓扑结构40-41
• 4.2 物联网总体结构的设计41-42
• 4.3 主芯片的选择42-43
• 4.3.1 CC2530芯片的概述42-43
• 4.3.2 CC2530芯片的主要特性43
• 4.4 节点硬件设计43-50
• 4.4.1 节点硬件设计方案43-44
• 4.4.2 无线发送模块44-46
• 4.4.3 节点全向性天线设计与仿真46-47
• 4.4.4 终端节点外围电路设计47-48
• 4.4.5 协调节点外围电路设计48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 物联网的软件设计51-60
• 5.1 ZIGBEE软件开发平台51-52
• 5.2 协调节点软件设计52-56
• 5.3 路由节点软件设计56-57
• 5.4 终端节点软件设计57-59
• 5.5 上位机软件设计59
• 5.6 本章小结59-60
• 第六章 系统调试60-65
• 6.1“传感器”性能测试及分析60-62
• 6.1.1 测试“传感器”性能实验60-62
• 6.1.2 测试结果分析62
• 6.2 物联网性能测试及分析62-64
• 6.2.1 检测试验62-63
• 6.2.2 实验结果分析63-64
• 6.3 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-66
• 7.1 总结65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69
• 攻读硕士期间学术论文发表69

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