具有巡逻和区域定位功能的wsn危险气体监测系统的设计

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1、国内图书分类号：TN929．5国际图书分类号：621．39西南交通大学研究生学位论文具有巡逻和区域定位功能的WSN危险气体监测系统的设计年级三Q二二级姓名但进枢申请学位级别王堂亟±专业电路曼丕统指导老师隆囱壅数援二零一四年六月ClassifiedIndex：TN929．5U．D．C：621．39SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNOFDANGEROUSGASMONITOIUNGSYSTEMWITHF忪TROLANDREGl0NALPOSITIONINGFUNCTl0NBASEDONWSNGrade：2011Cand

2、idate：NiJinQuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofEngineeringSpeciality：CircuitsandSystemsSupervisor：Prof．ChenXiangdong西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用

3、本授权书；2．不保密d使用本授权书。(请在以上方框内打“v”)日期：少c十辛692，，7囝日期．2，L寸与6司乙，7月西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：f11在分析了传统无线气体监测系统的基础上，针对这些系统存在的节点类型单一化，发现险情滞后和险情排除速度慢等主要不足，从实时性、灵活性和可靠性等方面进行了需求分析，设计了具有巡逻和区域定位功能的WSN危险气体监测系统的总体架构。(2)为了实现系统的功能，硬件方面设计了基于CC2530微处理器的协调器、路由器、锚节点、固定监测节点和巡逻员手持节点。根据各节点的需求差异分别设计了TG

4、S813气体采集处理模块、电源管理模块、信息显示模块、声光报警模块、JTAG模块和按键模块。(3)在分析TI公司Z—STACK协议栈的基础上，根据各节点的不同功能，例如巡逻员手持节点主要实现对其他监测节点发送的报警信息或求助信息进行处理，完成了底层ZigBee网络中协调器、路由器、锚节点、固定监测节点和巡逻员手持节点的软件部分的设计。(4)设计了基于C／S架构的危险气体监测系统。主要实现对固定监测节点工作状态及其周围气体泄漏情况的查看，其中气体泄漏情况的信息包括泄漏等级、泄漏发生的时间和区域位置，当系统监测到险情时会及时给出提示。(5)联合软硬件对危险气体监测系统进行整体调试，验

5、证其可行性和功能完整性。测试结果表明，系统能够完成设计初衷，具有一定的实用性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者繇／f包抓日期：知L叶辱f9上1o西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要在各类社会公共场合或企业生产区间，如果由于操作失误、设备老化或蓄意人为等原因，导致易燃易爆、有毒有害等危险气体泄漏，却不能及时发现险情，将会给公共

6、安全和生产安全带来极大的威胁，甚至会产生毁灭性的灾难。所以危险气体的有效监测对生产安全和公共安全是十分重要的。传统的有线气体监测系统缺乏灵活性，过分依赖以电线和电缆为基础的通信设施，可拓展性不足。即使是最新的无线气体监测系统，也存在成本高、节点类型单一等缺陷。针对上述原因，设计了一种基于ZIGBEE无线网络并具备巡逻和区域定位功能的危险气体监测系统。系统底层采用ZIGBEE作为通信技术，硬件设备包括协调器、路由器、锚节点、固定监测节点和巡逻员手持节点。固定监测节点被布置在监控区域内不同位置，在协调器开启所有监测节点时，每个固定监测节点在申请并保存距离最近的锚节点ID(用来实现区域

7、定位)进入监测状态。巡逻员手持节点作为独立可移动的监测节点，它随巡逻员在巡逻过程中自身监测到气体泄漏时，会发出声光报警并向协调器发送报警信息。当固定监测节点发现危险气体浓度超标时，会同时向协调器和巡逻员手持节点发送险情信息，信息包括险情等级与险情位置。巡逻员在接收到信息后会即刻赶往险情发生位置进行查证，在巡逻员确定气体发生泄漏并且个人不能解决的情况下，可通过节点上的HELP键向其他巡逻员发送包含发生险情的区域位置信息的请求支援命令。协调器会汇聚所有底层信息并实现格式的转换。上位机