学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于红外传感与无线网络的大气环境监测系统研究

作 者: 刘玉宾
导 师: 丁万山
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 大气环境监测 无线传感网络 红外传感 ZigBee技术 CC2430
分类号: TP212.9;TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 104次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


当前经济的迅速发展及工业化的迅速推进带来了工业废气和温室气体排放量的急剧增加,导致环境的进一步恶化和全球温度上升,不利于社会的可持续发展。人们迫切需求对大气环境开展监测和预报,以便采取更广泛、有效的措施控制污染。因此,建立大气环境的连续在线监测系统已成为当前十分重要的研究课题。本文在深入分析了红外传感技术和无线网络技术后,提出了针对城市大气环境构建监测与预警系统的设计方案。通过对测试原理和方法的充分论证,设计了差分吸收式红外气体传感器;开发了以CC2430无线单片机为核心的无线传感网络,包括无线通信与控制模块、A/D转换模块、红外传感器模块等软硬件的设计;完成了各软硬件模块的制作和分步调试;在集成开发环境IAR7.30B下完成了ZigBee协议栈的移植和节点程序的编写,在VC++6.0下完成了PC机监控软件的编写;最后分别完成了对红外气体传感器的标定、测试和对ZigBee无线网络的通信测试,并对整个系统的运行进行了初步测试。测试实验结果表明,红外气体传感器具备较高的分辨率和精度,其中CO2气体的测量精度达到0.3%,CH4气体传感器的测量精度为2%;无线模块之间可以实现网络通信,采集的传感器数据可以通过无线网络传输到监控机上,监控软件能够正确的显示和存储传感器节点采集的数据。由于本文设计的测试系统具有体积小、成本低、功耗低、响应速度快等优点,可以推广到矿井,石油,化工废气排放等环境下的气体监测,具有较高的实用性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 课题的提出及意义  13-14
  1.2 国内外大气环境监测系统的发展及现状  14-15
  1.3 相关技术  15-17
    1.3.1 气体传感器技术  15-16
    1.3.2 无线网络技术  16-17
  1.4 论文主要内容和结构  17-19
第二章 监测系统的主要理论基础及总体的设计方案  19-31
  2.1 红外吸收式传感器的气体测量原理  19-23
    2.1.1 红外吸收式气体测量原理  19-20
    2.1.2 红外差分吸收式气体传感器结构  20-23
  2.2 ZigBee技术  23-29
    2.2.1 ZigBee技术的特点和应用  23-24
    2.2.2 IEEE802.15.4标准规范  24-26
    2.2.3 ZigBee 规范  26-28
    2.2.4 网络拓扑结构  28-29
  2.3 系统总体方案设计  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 测试系统硬件平台设计  31-46
  3.1 传感器模块电路的设计  31-37
    3.1.1 红外传感器光源的选型  31-32
    3.1.2 光源驱动电路设计  32-33
    3.1.3 光电探测器的选型  33-36
    3.1.4 红外探测器放大电路的设计  36-37
  3.2 微控制器及无线模块的核心电路设计  37-41
    3.2.1 CC2430芯片  37-38
    2.2.2 CC2430+CC2591无线模块的硬件电路  38-40
    3.2.3 JTAG 调试接口  40-41
  3.3 测试平台电路设计  41-45
    3.3.1 电源模块设计  41-42
    3.3.2 A/D 转换模块电路设计  42-44
    3.3.3 串行通信模块电路设计  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 系统的软件设计  46-62
  4.1 数据采集与处理程序设计  46-50
    4.1.1 MAX1168程序的设计  46-48
    4.1.2 未确知有理数滤波程序设计  48-49
    4.1.3 电源电压和温度采集程序设计  49-50
  4.2 ZigBee协议栈  50-54
    4.2.1 协议栈的选择  50-51
    4.2.2 MSSTATE_LRWPAN协议栈的应用  51-54
  4.3 节点软件结构  54-58
    4.3.1 IAR开发环境  54-55
    4.3.2 各节点软件结构  55-58
  4.4 PC 机监控软件部分设计  58-61
    4.4.1 基于VC 的应用程序设计  58-60
    4.4.2 基于数据库技术的程序设计  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章 系统的安装与测试  62-73
  5.1 电路板的制作与测试  62-65
    5.1.1 电路板的安装测试  62-63
    5.1.2 数据采集模块的测试  63-65
  5.2 红外传感器的试验  65-69
    5.2.1 光源驱动电路和探测器放大电路的调试  65-66
    5.2.2 红外传感器的标定  66-69
  5.3 无线通信及整机测试  69-72
    5.3.1 无线通信测试  69-70
    5.3.2 系统的整机运行测试  70-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章 总结与展望  73-75
  6.1 全文工作总结  73
  6.2 本文的主要贡献与创新  73-74
  6.3 展望  74-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79-80
附录 I 程序清单  80-84
附录 II IAR设置  84-86
附录 III 实物图  86-87

相似论文

  1. 基于ZigBee技术的无线传感器网络研究与实现,TN929.5
  2. 移动机器视觉定位导航和自主避障系统的研究,TP242
  3. 基于ZigBee的无线网络定位系统研究与设计,TN929.5
  4. 基于ZigBee网络的运动物体定位跟踪研究,TN929.5
  5. 基于Zigbee技术的路灯监控系统的研究,TP277
  6. 惯性运动捕捉系统中传感数据的传输与处理,TP212
  7. 无线传感网络技术在花炮安全生产监测的研究,TN929.5;TP274
  8. 道路交通监测无线传感网络通信协议的研究,TP212.9
  9. 基于ZigBee技术的定位技术研究与应用,TP212.9
  10. 基于增强学习的多sink无线传感网路由机制研究,TP212.9
  11. 施工隧道无线监控系统瞬时故障分析及控制技术研究,TP277
  12. 主动式发射率测量系统的设计与实现,TP274
  13. 基于ZigBee的中国林蛙养殖大棚监测系统的研究与开发,TP274
  14. 无线传感网中协作方式的研究,TP212.9
  15. ZigBee技术在污染气体监测系统中的研究与应用,TP274
  16. 层流乙烯扩散火焰红外辐射率检测实验研究,TK16
  17. 非制冷红外传感器的读出电路研究,TP212
  18. 无线传感网络中基于多维尺度分析技术的定位算法研究,TN929.5
  19. 基于ZigBee的语音采集及传输关键技术的研究,TN912.3
  20. 一种基于ZigBee的无线传感器网络定位方法设计与实现,TP212.9
  21. 基于无线传感器网络的变电站电器温升监测技术研究,TM63

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
© 2012 www.xueweilunwen.com