基于ZigBee技术大气污染无线监测系统作品

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1、13摘要大气污染问题突出且日益严重，对大气环境实时准确地监测具有重大社会意义。现有的监测手段实时性差、维护困难，难以满足实际需求。针对上述情况，设计了一种基于ZigBee技术的大气监测系统，并详细阐述了系统的整体框架结构和实现方案。系统包括无线传感器网络和远程监测中心2个部分。其中无线传感器网络包括传感器节点和网关节点。传感器节点以CC2530为核心搭建，负责采集大气环境数据并通过多跳方式将数据实时发送至网关节点，负责汇总传感器节点的数据并通过GPＲS实现与远程监测中心的通信。远程监测中心使用在MicrosoftVisualC++6.0

2、环境下编制的监测软件，通过网络模块完成数据接收、显示及存储，为用户提供一个友好的人机界面。近些年来，随着大气环境污染问题的不断加重和人们的环保意识不断增强，环境监测问题日渐得到了越来越广泛的关注。我国的空气质量影响着人们的生活环境，为了保证空气质量，急需在设备能力和管理上加快步伐。期待今后，对空气污染的环境监测上，会有更好的方法和技术工具出现并应用进来13目录一.总体技术方案………………………………………………………4。二．总体解决方案4。2.1方案思路4。2.2业务流程5。2.3系统构架5。三．硬件设计6。3.1现场设备产品组成6。3

3、.2产品硬件设计6。3.3设计目标7。四．软件设计7。4.1参数设定7。4.2无线协议选择8。4.3CC2530软件流程设计8。五．相关技术介绍9。5.1zigbee技术9。5.2定位技术10。5.3无线通信技术11。六．产品前景11。6.1市场背景分析11。6.2产品竞争力分析12。6.3产品潜在价值13。13一、总体技术方案该大气监测系统主要由无线传感器网络和远程监测中心组成，无线传感器网络包括ZigBee网络和GPＲS网络。本系统采用树状网络拓扑结构组建ZigBee网络。为了使采集的气体体积分数数据实现远程传输通过GPＲS网络完成

4、与远程监测中心通信。硬件方面，网络中的节点包括传感器节点和网关节点，网关节点主要负责汇总数据并通过GPＲS与远程监测中心进行通信，将汇总的数据进行上传。远程监测中心负责数据的接收、存储及显示。二、总体解决方案2.1方案思路2.1.1采用RFID技术对大气污染源位置进行监测主要包括以下部分：位置标签，与大气污染源绑定登记标签和RSSI识别根据标签的位置确定污染源的位置2.1.2大气污染源探测器对大气污染源实行实时监测2.1.3通过网络技术实现本地和远程管理（1）架设ZigBee无线网络或有线网络，使网络覆盖整个作业区，所有作业数据可以通过

5、探测器中端实时进行传输。探测器中端具有接受作业指令、确认大气污染源位置与返回作业实况等功能。13（2）通过数据库和计算机网络实现作业点的数据交互，可以实现远程即时查询、统计、汇总各作业点的作业信息，并生成各种报表。2.2业务流程13一、硬件设计3.1现场设备产品组成产品分为四部分：探测器部分，大气污染源跟踪标签，读卡器+GPRS部分，无线路由。·探测器部分采用改进的探测器，CC2530芯片·大气污染源跟踪标签采用现有CC2530标签·探测器+GPRS部分包括新的探测器CC2530，GPRS模块（设计PCB时留出探测器接口电路，便于用在一

6、些移动信号良好且只安装一台设备的企业）·无线采用CC2530，实现无线数据的中转和传递。该部分也可以省去。3.2产品硬件设计3.2.1电子标签：采用CC2530，天线使用PCB天线，设计程序是增益设置在低增益的条件小通信，减小功耗。电池可以适当的使用电量大的电池，同时考虑电池可以更换的设计。3.2.2探测器+读卡器部分，主要用来读取大气污染源信息、大气污染源位置信息和传递无线信号。设计时最好能同时设计出GPRS模块的焊接电路，所以设计时可以考虑将探测器、CC253077读卡器、GPRS模块设计在一张板子上，然后根据具体的使用目的焊接相应

7、的模块。使用CC2530F256芯片型号，设计PCB板时主要考虑各个模块的布局。133.2.3另外可以考虑把CC2530单独作为一个模块来设计，这样可以将其作为无线路由单独使用，同时在现有的CC2530模块不能满足距离要求时，换用CC2530+PA模块（可以另外设计）达到加大传输距离的目的。3.2.4再设计是CC2530和GPRS通过USART主动传输数据，CC2530和探测器通过SPI被动的接收数据。硬件设计出RS232接口备用。3.3设计目标：1)标签的通信距离能够到达100米以上2)探测器部分尽可能的使用低功耗设计3)GPRS中端

8、能够扩展直接链接通过RS232转以太网一、软件设计4.1参数设定·标签的数据构成：包括标签ID、实时电源电压、标签位置的温度等·探测器的数据构成：ID、探测器数值、标签的数据和RSSI值、时间、电压等·GP