基于无线传感器网络的化工区环境监测系统研究报告new

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1、摘要摘要本文针对当前环境监测中面临的监测点分散、布线困难和实时性差等特点，研制了一种基于无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）的化工区空气环境远程实时监测系统。该系统的主要功能是：分布在化工厂区域的传感器节点采集空气环境参数，通过基站传输数据到中央控制室的数据中心进行实时处理与分析，远程终端用户可以通过Internet实现对空气质量全天候的实时监测，并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的区域的空气环境状况实时报警，为空气环境污染的防治提供决策支持。本项目对系统的传感器节点设计、网关节点设计、节点监测软件、上位机监控软件等方面进行了详细的设计。

2、在系统结构上采用传感器节点、基站节点、数据处理监控中心的三层结构;传感器节点的系统设计技术是组建无线传感器网络的关键技术之一，本文首先研究了无线传感器网络节点的系统设计与实现方法，分别阐述了传感器板和基站节点板的硬件设计，并详细讨论了基于ATmega128和CC2420芯片数据采集电路、通信电路设计和监控软件结构等构成，最后给出了I/O扩展接口的设计；基站与上位机的通信采用GPRS无线收发模块，有效地解决了数据传输距离的限制；设计了一种太阳能自供电的ZigBee无线传感器监测节点,可以为系统无限制的提供能量；在传输过程中常采用基于IEEE802.15.4网络标准,有效的提高传

3、输的稳定性及可靠性。上位机采用工业组态软件KINGVIEW对化工区现场的环境信息进行显示和管理，不仅降低了系统设计的复杂性，提高了系统工作的实时性和可靠性，又实现了界面的友好。此系统的设计成功，不但有效地克服了传统环境监测系统的低可靠性问题,而且增加了新的监测功能，很好地解决了化工区环境实时监测的问题，在条件恶劣和无人坚守的环境监测和事件跟踪中显示了很大的应用价值。关键词：环境监测无线传感器网络低功耗GPRS组态软件不要删除行尾的分节符，此行不会被打印-67-第五章工作总结目录摘要I第一章绪论51.1项目研发及背景意义51.2化工区环境监测系统的发展前景61.3无线传感器网络

4、监测系统的功能及特点71.4本章小结8第二章化工区环境监测系统的设计92.1化工区环境监测系统构架92.2传感器节点102.3网关节点102.4上位机监控中心112.5本章小结12第三章化工区环境监测系统的硬件设计133.1传感器节点设计133.1.1传感器节点的系统构架133.1.2数据采集模块设计153.1.3数据处理模块设计193.1.4zigbee无线数据传输模块设计223.1.5电源模块设计263.2网关节点设计273.2.1网关节点的系统构架273.2.2CC2420模块设计283.2.3微处理器模块的设计283.2.4GPRS模块设计283.2.5电源模块设计3

5、53.3本章小结38第四章化工区环境监测系统的软件设计394.1无线传感器网络系统的软件设计394.1.1软件开发环境介绍394.1.2软件设计功能分析394.1.3网关的软件设计394.1.4终端设备节点的软件设计424.1.5路由器节点的软件设计43-67-第五章工作总结4.1.6终端节点低功耗软件设计444.2上位机监控软件设计454.2.1监控软件开发环境介绍454.2.2上位机监控软件开发步骤454.2.3上位机监控软件设计474.3本章小结52第五章工作总结53参考文献54致谢55附录1目前化工区在线环境监测系统56附录2传感器节点总体硬件设计图57附录3CC24

6、20芯片48引脚及其功能介绍58附录4AT指令集指令简编61附录5采用MC35i模块的GPRS67附录6太阳能电池电路68-67-第五章工作总结第一章绪论1.1项目研发及背景意义化工生产的出现是社会发展、科技进步、人类文明提高到一定程度的标志，是现代化生产的重要领域，也是当今工业发达的重要体现。随着我国经济的快速增长，化学工业也在飞速发展，随之而来的是化工事故发生的频率不断增大，造成了大量的人员伤亡和严重的经济损失，甚至造成不良的政治影响。化工产业一方面给我们的社会经济和人民生活水平起到了巨大的提高和促进作用，另一方面也给人民群众的生命财产安全构成了极大的威胁。在我国，安全生

7、产，突发事件，环境处理等问题形式日益严峻。我国是一个化工业发展大国，由于工作设备相对落后，管理水平水平欠缺，环境监测系统未完善等原因，引起的化工事故频繁发生，造成重大的经济损失和人员伤亡，环境问题也日益恶化。2005年11月13日，中石油吉林石化分公司双苯厂苯胺二车间操作人员违反操作规程，发生爆炸事故，造成8人死亡。大量苯、硝基苯等物料流入松花江，造成松花江水体严重污染。2006年1月6日，浙江省绍兴市上虞市长征化工有限公司六氯车间一反应釜发生爆炸事故，造成2人死亡。2008年8月26日，广西宜州一家化