基于DIGIMESH无线传感器网络的室内空气质量监测系统

发布时间：2017-07-29 13:03

  本文关键词：基于DIGIMESH无线传感器网络的室内空气质量监测系统

  更多相关文章： 无线传感器网络 DigiMesh Waspmote 室内空气质量 VOC X-CTU

【摘要】：室内空气质量（IAQ）是近几年来大家一直受关注的领域。一些机构进行了相关的流行病学研究，比如世界卫生组织（WHO）公布了室内空气质量相应的准则和标准作为参考。室内环境空气质量问题不仅会造成室内空气污染还会引起一些疾病。头痛、恶心、头晕、眼睛疼痛和喉咙发炎都是所谓的病态建筑综合症的常见症状。为了能够提高人们的舒适度，健康和安全需要采取一些措施不断地进行室内空气质量的监测。 本文提出了一种基于无线传感器网络（WSN）技术的室内空气质量监测系统。无线传感技术能够协作地感知、采集和实时监测各种对象或环境的信息，并传送给用户。该系统的主要功能是进行室内环境中各种参数的采集以及发送这些数据给计算机以便进一步处理与监控。该系统主要监测的参数包括室内的温度、湿度、颗粒和某些气体的浓度。这些气体是室内中常见的污染因素，，其中有二氧化碳、一氧化碳以及挥发性有机化合物（VOC）。该系统作为一种无线传感器网络，它包括多个无线传感器节点作为参数采集部分、一个汇集节点作为数据的传送部分以及一台计算机作为监控设备。 此系统中的传感器节点基于Libelium公司的Waspmote平台和Waspmote传感器基板以及Digi公司的基于DigiMesh网络协议的XBee无线收发模块。传感器基板和无线收发模块都插入在Waspmote平台的I/O接口上。传感器节点采集的数据将经过处理变成串行数据后，通过无线通信方式发送给汇聚节点。汇聚节点接受到的数据再通过UART接口方式发送到计算机。传感器节点的能源采用可充电的锂离子电池。 本文首先介绍了无线传感器网络的概念、技术进展以及无线网络传输技术在室内空气质量领域中的应用与研究背景。接着，介绍了此系统设计的总体方案，包括功能和结构定义，分别介绍了系统的硬件平台、软件设计和无线网络的建立。最后利用Digi公司无线通讯产品测试软件X-CTU对DigiMesh无线收发模块进行了实验。通过软件和硬件的设计和实现所建立的室内空气质量监测系统具有结构简单、低功耗、低成本等特点，有一定的实用性和创新性。
【关键词】：无线传感器网络 DigiMesh Waspmote 室内空气质量 VOC X-CTU
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• CONTENTS8-11
• LIST OF FIGURES11-13
• LIST OF TABLES13-14
• CHAPTER 1 INTRODUCTION14-18
• 1.1 Background14-15
• 1.2 Objective of the Research15-16
• 1.2.1 Indoor Air Quality Monitoring System15-16
• 1.2.2 Availability of Data16
• 1.3 Contribution of the Research16
• 1.4 Thesis Outline16-18
• CHAPTER 2 OVERVIEW OF WIRELESS SENSOR NETWORKS18-36
• 2.1 Introduction18
• 2.2 WSN Platform Architecture18-24
• 2.2.1 WSN Platform Architecture19-22
• 2.2.2 WSN Platform Characteristics22-24
• 2.3 Network Architectures for Wireless Sensor Networks24-29
• 2.3.1 IEEE 802.15.4 Standard25-27
• 2.3.2 Wireless Network Standards Based on IEEE 802.15.4 Standard27-29
• 2.4 Comparison between ZigBee and DigiMesh Networks29-32
• 2.4.1 ZigBee Mesh Network30-31
• 2.4.2 DigiMesh Network31-32
• 2.5 Research Status on Wireless Sensor Networks32-36
• 2.5.1 International Research Status on Wireless Sensor Networks33-34
• 2.5.2 Research Status on Wireless Sensor Networks in China34-36
• CHAPTER 3 INDOOR AIR QUALITY MONITORING SYSTEM STANDARDS AND REQUIREMENTS36-44
• 3.1 Introduction36-37
• 3.2 Major Factors Affecting Indoor Air Quality Monitoring37-42
• 3.2.1 Effect of Humidity and Temperature37-38
• 3.2.2 Effect of Carbon Dioxide38-39
• 3.2.3 Effect of Carbon Monoxide39
• 3.2.4 Effect of Dust39-40
• 3.2.5 Effect of Volatile Organic Compounds40
• 3.2.6 IAQ Monitoring System Standards and Requirements40-42
• 3.3 Wireless Sensor Networks in Indoor Air Quality Monitoring42-44
• CHAPTER 4 IAQ MONITORING HARDWARE SYSTEM DESIGN44-70
• 4.1 Block Diagram of IAQ Monitoring System44-45
• 4.2 IAQ Monitoring System Hardware Design45-70
• 4.2.1 Waspmote Platform46-53
• 4.2.2 XBee DigiMesh Module53-58
• 4.2.3 Energy Sources58-59
• 4.2.4 Type of Sensors59-60
• 4.2.5 Gas Sensor Board60-69
• 4.2.6 Waspmote Gateway69-70
• CHAPTER 5 IAQ MONITORING SYSTEM SOFTWARE DESIGN70-86
• 5.1 Integrated Development Environment of Waspmote70-71
• 5.2 Waspmote Board Programming71-83
• 5.2.1 Functional Requirements of Waspmote72-75
• 5.2.2 Real Time Clock Programming75-77
• 5.2.3 Design of the 802.15.4/DigiMesh Pro module77-83
• 5.3 Waspmote Gateway Configuration83-86
• CHAPTER 6 EXPERIMENTAL STUDIES AND RESULTS, SUMMARY AND FUTURE WORK86-94
• 6.1 Experimental Studies and Results86-92
• 6.1.1 List of Components86
• 6.1.2 Interfaces of the software system86-88
• 6.1.3 Experimental Setup88-89
• 6.1.4 Sensor Readings89-92
• 6.2 Conclusion92-93
• 6.3 Future Work93-94
• REFERENCES94-98
• ACKNOWLEDGEMENTS98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽;无线传感器网络研究进展[J];计算机研究与发展;2005年01期

本文编号：589262