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ZigBee技术在污染气体监测系统中的研究与应用

作 者: 刁慧琴
导 师: 朱凌云
学 校: 东华大学
专 业: 电力电子与电力传动
关键词: 无线传感器网络 NS2仿真 ZigBee技术 污染气体
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 31次
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内容摘要


大气环境是人类生存的自然环境的重要组成部分,也是人类生存、发展的基本物质基础。大气污染物的主要来源于工厂的废气排放,这些废弃物主要成分是S02、氮气的各种化合物NOx等。这些废弃物经工厂直接排放或间接排放到大气中,对大气造成极大的破坏,严重地危害到人们的身体健康。所以建立一个空气质量监测系统具有重大的经济、社会意义。随着无线传感器网络技术的日趋成熟,为了能实时、有效地对企业排放的污染气体进行监测,本文采用Zigbee技术对污染气体进行自动监测。论文主要介绍空气质量监测的背景及意义,无线传感器网络及Zigbee技术。对空气质量监测系统的硬件电路和软件进行了设计。设计中的无线收发模块采用XBee-PRO DigiMesh 900芯片,利用单片机作为控制芯片,结合传感器和无线收发模块共同组成一个传感器节点,将采集的数据经过处理变成串行数据后,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络,发送给汇聚节点,汇聚节点是由无线收发模块、单片机和以太网控制芯片CP2200组成。汇聚节点接受到的数据再通过以太网发送到控制中心。传感器节点和汇聚节点都采用太阳能电池和锂电池相结合共同供电的方式。最后利用Digi公司无线通讯产品测试软件X-CTU对ZigBee模块进行了实验,利用NS2进行了网络仿真,通过仿真,网络运行良好,丢包率低,延迟时间短,满足系统自动监测的需求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 研究背景及意义  10-15
    1.1.1 引言  10
    1.1.2 我国大气污染的主要来源  10-11
    1.1.3 空气质量监测的方法  11-12
    1.1.4 空气质量监测系统国内外的研究现状  12-15
  1.2 课题研究的主要内容  15
  1.3 本章小结  15-17
第二章 无线传感器网络概述  17-33
  2.1 无线传感器网络简介  17-22
    2.1.1 无线传感器网络的特点  17-20
    2.1.2 无线传感器网络的应用  20-22
  2.2 无线传感器网络体系结构  22-28
    2.2.1 无线传感器网络协议栈  23-25
    2.2.2 无线传感器网络的关键性问题  25-26
    2.2.3 无线传感器网络仿真平台  26-28
  2.3 ZigBee技术介绍  28-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 空气质量监测系统的硬件设计  33-56
  3.1 空气质量监测系统的体系结构  33-35
  3.2 传感器节点的组成  35-49
    3.2.1 数据采集单元  35-39
    3.2.2 处理单元  39-41
    3.2.3 无线收发模块芯片介绍  41-46
    3.2.4 电源模块  46-49
  3.3 汇聚节点的设计  49-55
    3.3.1 以太网协议  50-52
    3.3.2 CP2200芯片介绍和线路连接  52-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 空气质量监测系统的软件设计  56-69
  4.1 传感器节点软件设计  56-61
    4.1.1 C8051F340芯片的软件设计  57-59
    4.1.2 Zigbee通信协议设计和实现  59-61
  4.2 汇聚节点的软件设计  61-65
    4.2.1 控制芯片的软件设计  61-62
    4.2.2 CP2200驱动程序  62-64
    4.2.3 以太网协议栈的设计  64-65
  4.3 监测中心软件设计  65-68
    4.3.1 数据库模块的设计  65-66
    4.3.2 主界面设计  66-68
  4.4 本章小结  68-69
第五章 试验与仿真  69-78
  5.1 实验  69-73
  5.2 仿真  73-77
  5.3 本章小结  77-78
第六章 总结与展望  78-80
  6.1 总结  78-79
  6.2 展望  79-80
参考文献  80-85
硕士期间发表的论文  85-86
致谢  86-87
附录A 电路图和印刷版图  87-90
附录B 软件代码  90-106

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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