基于无线传感器网络的空气质量监测系统的研究与设计

发布时间：2017-09-02 19:38

  本文关键词：基于无线传感器网络的空气质量监测系统的研究与设计

  更多相关文章： 空气质量监测 无线传感器网络 中间件 节点睡眠调度

【摘要】：随着我国经济的迅速发展，环境问题日益凸显。尤其是大气污染问题导致的雾霾，已经严重干扰到人们的正常生活。要有效的解决环境问题，需要采取具有针对性的应对措施来改善环境。因此，需要建立一个完善的环境监测系统对空气质量进行实时的监控，并利用采集到的数据对大气污染进行分析，进而制定行之有效的措施来治理大气污染。 鉴于无线传感器网络的易部署、可扩展、高可靠等特点，本文设计了一个基于无线传感器网络的大气环境监测系统。该系统利用Arduino搭建硬件平台来控制传感器节点以指定的频率进行采样并进行无线传输，，并通过中间件对数据采集和发送进行控制和调度。中间件在获取由传感器子系统传送过来的有效数据后，对数据进行格式转换后存入后台数据库。客户端应用平台可以对后台数据库的数据进行查询访问，来满足用户的监测需求。同时，本文还设计了一种基于无线传感器网络的节点睡眠调度算法，来缓解由于大量数据同时传输造成的网络拥塞，并延长传感器网络的使用寿命。 本文设计的空气质量监测系统具有结构完整，模块独立，操作简便的特点，利用无线传感器网络的自适应和自组织的优势，大大提升了监测系统的动态适应性，为空气质量监测带来了极大的便利。
【关键词】：空气质量监测 无线传感器网络 中间件 节点睡眠调度
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X84;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景和意义8-10
• 1.1.1 我国目前大气污染的特点8-9
• 1.1.2 我国大气污染的主要污染物变化趋势9-10
• 1.1.3 本课题的研究意义10
• 1.2 空气质量监测系统国内外研究现状10-12
• 1.2.1 空气质量监测系统国外研究现状10-11
• 1.2.2 空气质量监测系统国内研究现状与市场前景11-12
• 1.3 本文的研究内容及创新点12
• 1.4 论文的结构安排12-14
• 第2章 系统总体设计14-19
• 2.1 系统设计的目标与原则14
• 2.2 产品需求分析及方案14-15
• 2.3 系统方案设计15-18
• 2.3.1 系统的逻辑分层15-16
• 2.3.2 系统体系结构设计16-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 传感器子系统的设计19-24
• 3.1 系统平台功能分析19
• 3.2 系统平台的设计19-23
• 3.2.1 系统微处理器的选择19
• 3.2.2 系统架构19
• 3.2.3 硬件设计19-21
• 3.2.4 软件设计21-23
• 3.3 本章小结23-24
• 第4章 系统中间件的研究与设计24-37
• 4.1 传感器网络的拓扑设计及协议选择24-25
• 4.2 中间件功能分析25-27
• 4.2.1 中间件的特点26
• 4.2.2 中间件在本系统中的功能分析26-27
• 4.3 中间件的软件实现27-29
• 4.4 传感器节点睡眠调度算法的研究29-36
• 4.4.1 无线传感器网络调度算法研究现状29-30
• 4.4.2 节点睡眠调度算法描述30-31
• 4.4.3 睡眠调度算法数学建模31-33
• 4.4.4 睡眠调度算法性能分析33-36
• 4.5 本章小结36-37
• 第5章 用户监测子系统设计37-45
• 5.1 用户监测子系统需求分析与方案设计38
• 5.2 客户端显示功能模块软件实现38-44
• 5.2.1 用户信息管理模块38-41
• 5.2.2 污染物查询模块41-44
• 5.3 本章小结44-45
• 第6章 系统测试45-49
• 6.1 测试平台的介绍45-46
• 6.2 硬件测试46-48
• 6.3 本章小结48-49
• 第7章 总结与展望49-51
• 7.1 工作总结49
• 7.2 未来展望49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-55
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文55-56
• 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目56-57
• 详细摘要57-62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;Exploration on Methods of Historical Environment Protection and Development Based on Concept of “Shan-Shui-City”[J];China City Planning Review;2010年03期

2 王阳光;尹项根;游大海;;无线传感器网络应用于智能电网的探讨[J];电网技术;2010年05期

3 郑庆锋;史军;;上海霾天气发生的影响因素分析[J];干旱气象;2012年03期

4 陈健鹏;李佐军;;中国大气污染治理形势与存在问题及若干政策建议[J];发展研究;2013年10期

5 ;Proper Management of Standardization to Promote the Development of Marine Environment Protection[J];China Standardization;2009年06期

6 许志娟;张建;;分析环境监测技术的应用现状及未来发展[J];科学之友;2012年07期

7 于慧;;大气污染的成因及治理措施[J];辽宁化工;2008年02期

8 李文峻;;浅谈生态环境监测[J];农业环境与发展;2011年01期

9 王汝传;孙力娟;沙超;黄海平;肖甫;;无线传感器网络中间件技术[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2010年04期

10 于爱敏;于洋;范卉;太春宁;;谈我国污染源在线监控与预警系统建设的主要问题[J];北方环境;2010年04期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 沈玉龙;无线传感器网络数据传输及安全技术研究[D];西安电子科技大学;2007年

2 王苗苗;面向普适计算的无线传感器网络中间件研究[D];中国科学技术大学;2008年

3 夏明;无线传感器网络系统可靠性保证技术研究[D];浙江大学;2009年

本文编号：780531