基于ZigBee的大气PM2.5监测系统研究

发布时间：2017-07-20 20:26

  本文关键词：基于ZigBee的大气PM2.5监测系统研究

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【摘要】：物联网为大气监测系统引入了新的概念、新的技术和新的方法。把感应器嵌入到大气监测系统中,感知大气中PM2.5颗粒大小和有毒气体浓度等信息。将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台。 无线传感器网络是物联网发展的关键技术,它是近几年兴起的技术,以其布网方便、低功耗、低价格等特点,引起了广泛的关注。将其应用于大气PM2.5监测上,是对现有有线监测系统很好的补充,尤其用在有线监测网络无法监测的一些盲区,以及无法布线的地方。无线监测与有线监测相结合将极大的提高监测系统的完整性。本课题将ZigBee技术应用于大气PM2.5监测系统中,将很好地改善传统中即时通信的不足,通过建立大气污染监测系统网络,对提前预报突发性重大灾难性大气污染事件非常有帮助。 本文以无线通信协议ZigBee为基础,采用TI公司的Z-Stack协议栈,以CC2530芯片为核心,实现了一个自组织、低成本的PM2.5无线监测系统网络。系统采用了模块化设置,共三部分,具体为传感及控制模块、无线网络协调器模块和嵌入式网关。传感及控制模块作为网络的终端节点,放置合适的位置,随时监测环境信息,这些数据信息传给协调器。协调器建立整个无线传感器网络,保障网络正常通信,进行数据信息的传递。嵌入式网关充当了管理中心,能够使管理人员对整个无线传感器网络进行数据传输和控制。通过现场测试并与国外同等设备DustTrak Ⅱ进行比较,证明该系统测量准确,应用前景广。
【关键词】：PM2.5 ZigBee CC2530 无线传感器网络
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X84;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13
• 1.3 无线传感器网络在环境监测领域的应用13-14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 2 ZigBee技术及无线传感器网络16-36
• 2.1 ZigBee技术概述16-17
• 2.2 ZigBee技术的网络拓扑结构17-18
• 2.3 Zigbee协议栈架构18-29
• 2.3.1 物理层20-22
• 2.3.2 媒体访问控制子层22-25
• 2.3.3 网络层25-27
• 2.3.4 应用层27-29
• 2.4 无线传感器网络的特点29-34
• 2.4.1 线传感器网络特点30-31
• 2.4.2 无线传感器网络的主要关键技术31-33
• 2.4.3 无线传感器网络面临的挑战33-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 大气PM2.5 监测系统硬件设计36-54
• 3.1 系统硬件总体设计36-37
• 3.2 无线网络通信模块设计37-41
• 3.3 扩展功能模块设计41-44
• 3.4 终端节点设计44-50
• 3.5 协调器节点设计50-51
• 3.6 路由器节点设计51-52
• 3.7 本章小结52-54
• 4 大气PM2.5 监测系统软件设计54-66
• 4.1 软件开发平台搭建54
• 4.2 ZigBee 协议栈软件开发中的作用54-58
• 4.3 无线传感器网络通信模块软件实现58-61
• 4.3.1 终端节点各传感器模块的软件实现58-59
• 4.3.2 无线网络协调器模块的软件设计59-60
• 4.3.3 管理中心的软件设计60-61
• 4.4 PM2.5浓度标定61-66
• 5 大气PM2.5监测系统测试66-70
• 5.1 无线网络协调器的调试66
• 5.2 传感及控制模块的调试66-67
• 5.3 PM2.5标定测试67-68
• 5.4 PM2.5无线监测网络测试68-70
• 6 总结与展望70-72
• 6.1 本文总结70
• 6.2 下一步展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介及读研期间主要科研成果78

【参考文献】

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本文编号：569891