体育场馆室内空气环境参数无线监控系统设计

发布时间：2017-03-23 03:16

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【摘要】：体育场馆是运动与健身的主要场所,其室内环境不仅要满足观众席人员的舒适性要求,同时也要考虑室内环境对赛场运动人群的机体造成一系列的生理、心理影响和比赛项目所要求。本研究针对体育场馆对室内环境信息采集的及时性和完整性以及远程监控的需要,以ZigBee协议为基础,综合利用传感器技术、自动检测技术,设计了体育场馆室内空气环境参数无线监控系统,实现对体育场馆内二氧化碳、甲醛等室内空气品质参数和温湿度、风速等室内热环境参数的无线实时监测。系统由数据采集终端和数据接收器组成,数据采集终端集成了温湿度传感器、风速传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器;而数据接收器通过串口与计算机进行通信,负责环境数据的上传和计算机命令的下发。数据采集终端与数据接收器之间的通信为ZigBee网络,网络类型为星型网络,终端设备数量可以变化,使整个系统的监测区域更加灵活且扩展能力得到加强。系统的硬件和软件的整体方案采用模块化设计,系统的硬件包括处理器外围电路,硬件模块与处理器之间的通信接口电路和电源电路。软件包括网络管理和数据传输程序,数据传输程序加载各个硬件模块驱动程序实现数据的传输,驱动程序包括传感器数据驱动程序和液晶显示程序等。研究实现的系统性能指标:温度测量范围:-10-50℃,温度测量精度±1℃;湿度测量范围:20-90%,湿度测量精度:±5%;二氧化碳测量范围:0-10000ppm,二氧化碳测量精度:±40 ppm;甲醛测量范围:0-5ppm;风速测量范围:0-20m/s;风速测量精度:2%m.v;无线传输距离:250米。采用上述技术方案,实现了室内环境数据实时采集、远程传输功能,为体育馆环境检测体系、评估技术和评估标准的研究制定提供前端数据采集系统,为体育场馆营造一个舒适的运动环境提供数据支持。在器件选择方面,CC2530无线传感网络芯片和低功耗传感器的应用降低了系统整体运行的能耗。
【关键词】：空气品质 热环境 传感器 无线通信 监测 体育场馆
【学位授予单位】：武汉体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TP277;G818
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1. 绪论10-20
• 1.1 选题背景与目的意义10-11
• 1.2 室内环境参数的研究现状11-13
• 1.3 室内环境参数监测传感器的研究现状13-16
• 1.4 室内环境参数监测系统的研究现状16-19
• 1.5 本研究的主要内容19-20
• 2. 体育场馆室内空气环境参数无线监控系统总体设计20-30
• 2.1 测试指标和测试方案的选择20
• 2.2 设计的技术指标20-22
• 2.3 仪器的主要功能22
• 2.4 系统设计方案22-30
• 2.4.1 总体设计22-23
• 2.4.2 各个功能模块方案的确定23-30
• 3. 体育场馆室内空气环境参数无线监控系统硬件设计30-40
• 3.1 数据接收器电路设计30
• 3.2 数据采集终端设备电路设计30-40
• 3.2.1 数据采集终端微处理器模块设计32-33
• 3.2.2 二氧化碳传感器接口电路设计33-34
• 3.2.3 温湿度传感器接口电路设计34-35
• 3.2.4 甲醛传感器接口电路设计35
• 3.2.5 显示电路设计35-36
• 3.2.6 风速传感器接口电路设计36-37
• 3.2.7 无线通信模块接口电路设计37
• 3.2.8 供电电路设计37-40
• 4. 体育场馆室内空气环境参数无线监控系统软件设计40-50
• 4.1 通信方案的设计40-43
• 4.1.1 ZigBee网络架构41
• 4.1.2 网络通信协议41-43
• 4.2 数据接收器（协调器）程序设计43-44
• 4.3 数据采集终端设备（终端节点）程序设计44-50
• 4.3.1 温湿度数据采集程序设计45-46
• 4.3.2 二氧化碳数据采集程序设计46-48
• 4.3.3 甲醛数据采集程序设计48
• 4.3.4 显示程序设计48-49
• 4.3.5 风速数据采集程序设计49
• 4.3.6 校准程序设计49-50
• 5. 系统软硬件调试50-54
• 5.1 系统调试平台与环境50
• 5.2 系统调试流程50-54
• 6. 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 附录1 硕士期间发表的论文60-61
• 附录2 研究生期间参与课题情况61-62
• 附录3 研究生期间获得专利情况62-63
• 致谢63-64

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