火电厂空气质量参数无线监测系统设计

发布时间：2017-08-31 20:33

  本文关键词：火电厂空气质量参数无线监测系统设计

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【摘要】：伴随着我国经济的快速发展,能源消耗持续增大,空气污染日益加重,雾霾已经成为人们当前关心的焦点问题。雾霾的产生和煤炭的大量消耗有着很大关系,而火电厂在煤炭消耗中占有较大比重。火电厂传统的空气质量参数监测方法已经无法满足复杂多变的环境,鉴于此,设计一套新的空气质量参数监测系统具有重要的现实意义。根据系统实际情况和环境监测要求,系统设计采用“ZigBee近距离无线通信+GSM远距离无线通信”的方法,该系统的设计成功对工业4.0的广泛应用领域起到了一定的补充,本文的主要工作如下:首先依据火电厂的实际监测情况对系统进行了整体设计,然后论述了其中的主要功能模块并对硬件进行设计。ZigBee模块硬件设计有ZigBee芯片选型、CC2530核心电路设计、电源设计、仿真器接口电路设计、USB转串口电路设计,网关控制器模块硬件设计有网关控制器芯片选型、STM32核心电路设计、JTAG调试接口设计,GSM模块硬件设计有GSM芯片选型、SIM900A核心电路设计、电源设计,传感器模块硬件设计有传感器选型、PM2.5粉尘颗粒传感器外围电路设计、温湿度传感器和烟雾传感器应用电路设计。接着,对整个系统进行了软件设计,其中包括ZigBee终端节点部分主要有终端节点主程序设计、串口通信软件设计、数据发送软件设计;传感器数据采集部分主要有温湿度传感器软件设计、烟雾传感器软件设计;ZigBee协调器部分主要有协调器主程序设计;网关控制器部分主要有网关控制器主程序设计、GSM短信发送软件设计。最后,对整个系统进行了实验室运行测试和现场安装测试,经过系统的正常运行表明了设计的可行性和正确性。
【关键词】：空气质量监测 ZigBee 网关控制器 GSM 传感器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 无线传感器网络国内外研究进展12-15
• 1.3 无线传感器网络在环境监测的应用现状15-16
• 1.4 本文的主要工作16-17
• 第2章 ZigBee技术和GSM技术介绍17-29
• 2.1 无线网络通信技术的选择17-19
• 2.2 ZigBee技术分析19-27
• 2.2.1 ZigBee技术特点和应用19-22
• 2.2.2 ZigBee技术的协议架构22-23
• 2.2.3 ZigBee协议各层帧结构23-24
• 2.2.4 ZigBee协议的相关概念24-25
• 2.2.5 ZigBee网络的设备类型和拓扑结构25-27
• 2.3 GSM技术分析27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 无线监测系统的总体设计和硬件设计29-44
• 3.1 无线监测系统的总体设计方案29-30
• 3.1.1 无线监测对象的选取29-30
• 3.1.2 无线监测系统的设计方案30
• 3.2 ZigBee模块硬件设计30-35
• 3.2.1 ZigBee芯片的选型30-32
• 3.2.2 CC2530外围电路设计32-35
• 3.3 网关控制器硬件设计35-37
• 3.3.1 控制器芯片选型35
• 3.3.2 STM32外围电路设计35-37
• 3.4 GSM模块硬件设计37-39
• 3.4.1 GSM芯片的选型37
• 3.4.2 SIM900A外围电路设计37-39
• 3.5 传感器模块硬件设计39-43
• 3.5.1 传感器的选型39-41
• 3.5.2 传感器外围电路设计41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 无线监测系统的软件设计44-61
• 4.1 ZigBee软件开发平台和Z-Stack协议栈44-46
• 4.1.1 ZigBee软件开发平台介绍44-45
• 4.1.2 Z-Stack协议栈介绍45-46
• 4.2 终端节点软件设计46-50
• 4.3 传感器数据采集软件设计50-53
• 4.3.1 温湿度传感器软件设计50-52
• 4.3.2 烟雾传感器软件设计52-53
• 4.4 协调器软件设计53-56
• 4.5 网关控制器软件设计56-60
• 4.5.1 网关工作主程序56-58
• 4.5.2 GSM短信软件设计58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 无线监测系统的运行测试61-68
• 5.1 系统在实验室运行测试61-65
• 5.1.1 ZigBee组网通信测试61-62
• 5.1.2 GSM联网通信测试62-63
• 5.1.3 系统整体测试63-65
• 5.2 系统在火电厂试运行测试65-67
• 5.3 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75

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本文编号：767778