基于微热板式气体传感器的无线采集系统设计

发布时间：2017-08-29 14:14

  本文关键词：基于微热板式气体传感器的无线采集系统设计

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【摘要】：随着物联网的发展,大规模传感器部属已成为趋势。其中,气体传感器节点应具有功耗低、稳定性好以及网络化等特点。本文针对微热板式气体传感器低功耗和快速热响应的特点结合物联网应用需求,研制了微热板气体传感器的网络化控温与采集系统。该系统由无线气体传感器节点、运算服务器、数据库服务器、网站服务器及移动访问终端组成,具有远程数据采集、传感器温度控制、数据处理、跨平台数据访问、数据可视化功能。在系统中使用CC3200集成Wi-Fi芯片设计了两种加热方式不同的传感器节点,一种为直流加热节点,另一种为脉冲加热节点。为了增强不同环境下气体传感器的适应能力,增加了节点远程温度控制功能,并且使用德州仪器的Code Composer Studio完成了两种节点的嵌入式软件开发,实现了传感器的自动入网、自动采集及温度控制功能。在算法服务器上基于MATLAB环境开发了传感器网络实时采集及控制程序,能够对传感器节点数据进行实时采集及分析。使用MySQL建立了历史数据库；使用HTML5、CSS、 JavaScript完成了跨平台访问的Web端页面,能够通过不同的访问终端对传感器进行数据访问及控制；使用PHP设计了前端页面与MySQL数据库交互程序,实现了不同终端的历史数据下载功能；使用Unity3d进行了虚拟现实增强气体传感器数据可视化系统的开发,为增强气体传感器数据的可读性做了一定的尝试。对本系统的控温能力及各项功能进行了测试,测试结果表明,两种控温节点相比于不控温情况(恒电压加热)均表现出了更好的稳定性。系统能够通过运算服务器或前端Web页面对网络节点状态、工作温度进行动态管理,并且将采集的数据分析后插入数据库中。通过虚拟现实增强的传感器数据可视化系统,实现了直接通过标示图标读取传感器节点相关数据。
【关键词】：微热板式气体传感器 无线气体监测系统 传感器温度控制 传感器数据可视化 虚拟现实增强
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 本课题研究的背景和意义8
• 1.2 气体监测系统的发展8-11
• 1.2.1 气体监测技术发展9-11
• 1.2.2 无线传感网络技术11
• 1.3 前期研究工作11-13
• 1.4 本课题研究内容13-15
• 2 传感器节点硬件系统设计15-28
• 2.1 传感器节点功能架构15-16
• 2.2 Dut2015微热板气体传感器阵列介绍16-18
• 2.3 直流加热模块设计18-20
• 2.4 脉冲加热模块设计20-24
• 2.4.1 Dut13脉冲加热芯片21-22
• 2.4.2 高速采样模块设计22
• 2.4.3 温度参考模块设计22-23
• 2.4.4 气敏信号采样模块设计23-24
• 2.5 通用模块设计24-27
• 2.5.1 数据处理模块设计24-25
• 2.5.2 电源模块设计25-27
• 2.5.3 PCB结构设计27
• 2.6 节点外观设计27-28
• 3 传感器网络节点软件设计28-39
• 3.1 Simplelink-WiFi介绍28-29
• 3.2 无线传感器节点软件设计29-39
• 3.2.1 初始化及驱动模式选择模块设计30-32
• 3.2.2 通讯模块软件设计32-35
• 3.2.3 直流加热驱动模块软件设计35-36
• 3.2.4 脉冲加热驱动模块软件设计36-38
• 3.2.5 数据处理模块软件设计38-39
• 4 上位机软件设计39-54
• 4.1 MATLAB环境软件设计40-44
• 4.2 数据库设计44-45
• 4.3 PHP服务器端设计45-46
• 4.4 HTML5页面设计46-49
• 4.5 虚拟现实增强数据可视化系统设计49-54
• 4.5.1 Compute Shader技术49-50
• 4.5.2 Unity3d技术50
• 4.5.3 虚拟现实增强软件设计50-54
• 5 系统测试与分析54-62
• 5.1 直流控温节点与脉冲加热节点测试54-58
• 5.2 网络系统测试58-60
• 5.3 气体测试60-61
• 5.4 虚拟现实增强可视化测试61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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3 高同辉;杨立峰;;基于ZigBee的有害气体检测系统设计[J];电视技术;2013年13期

4 欧阳攀;李强;卢秀慧;;基于Unity3D的虚拟校园开发研究与实现[J];现代电子技术;2013年04期

5 朱惠娟;;基于Unity3D的虚拟漫游系统[J];计算机系统应用;2012年10期

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7 刘秀杰;孙舒;姚溪;刘赫;;浅谈建筑装修材料对室内空气的影响[J];经济研究导刊;2011年13期

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：753713