基于无线传感器网络的氯气监测系统设计.pdf

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1、2013年第32卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)99基于无线传感器网络的氯气监测系统设计孔凡伟，施云波，修德斌，杜放，王萌萌(哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室。黑龙江哈尔滨150080)摘要：基于433MHz的无线自组网监测系统，设计了恒电位电解式氯气传感器的信号调理电路、信号采集和处理电路、电源管理模块、人机交互界面，搭建了基于星状拓扑的通信平台。解决了无线模块中电池欠电状态对监测带来盲点的问题，完成了环境中氯气含量的实时监测系统软硬件设计。该系统

2、运行稳定，易于扩展，具有广阔的应用前景。关键词：无线传感器网络；氯气监测；射频；电源管理中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)02-0099-03DesignonchlorinemonitoringsystembasedonWSNsKONGFan—wei，SHIYun—bo，XIUDe—bin，DUFang，WANGMeng—mengfSchoolofMeasurementControlTech&CommunicationsEngineering．HarbinUniversityofScienceandTechnol

3、ogy．TheHigherEducationalKeyLaboratoryforMeasu~ng&ControlTechnologyandInstrumentationsofHeilongjiangProvince，Harbin150080，China)Abstract：Basedonwirelessselforganizingnetworkmonitoringsystemof433MHz，signalconditioningcircuit，signalacquisitionandprocessingcircuit，thepowermanagementm

4、oduleandman—machineinterfaceofconstantpotentialelectrolytictypechlorinegassensoraredesigned，acommunicationplatformbasedonstartopologyisbuilt．Problemofmonitoringblindspotswhichcomesfromthewirelessmoduleinlackofbatterypowerstatusissolved，andthehardwareandsoftwaredesignofreal—timemo

5、nitoringsystemforthechlorinegascontentinenvironmentiscompleted．Thesystemisstableinoperation，easytoexpand，andhasbroadapplicationprospects．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；chlorinemonitoring；radio~equency；powermanagement0引言无线采集网络，配合上位机软件，可以很好地实现对监测区美国能源部(DOE)在2002年发布的“面向21世纪的域

6、内氯气体积分数的监测，显示和预警。工业无线技术”白皮书中首次提出将无线传感器网络1系统硬件设计(wirelesssensornetwork，WSNs)应用于工业自动化领域，1．1系统整体结构与节点结构设计WSNs节点硬件不但省电，而且有很好的抗干扰能力；软件系统由多个节点、中心模块和PC监测中心组成，系统有很好的任务实时调度性能，能适应各种前端点的应用任总体结构框图如图l所示。务且具有处理无线信道协议的能力。随着国内经济的持续发展，化工企业不断增加，有毒有害气体的泄漏事故在商业化学品的生产、储运和使用过程中时有发生。据统计，氯气是我国化学事故发生率最高的

7、臣．／’‘危化品之一，它的泄漏将严重威胁国家和人民的生命财产安全。因此，对敏感区域的环境氯气含量实时监测尤为重臣要，传统氯气安全监测系统采用有线方式传输信号，导致信图1系统总体结构框图号抗干扰能力弱，线路铺设复杂，尤其在复杂的工业环境现Fig1Overallstructureblockdiagramofsystem场，扩展性差，成本偏高J。因此，本文采用WSNs来搭建节点由传感器、信号调理模块、数据融合与处理模块、收稿日期：2012~7-26基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11541047)；哈尔滨市科技创新人才研究专项资金资助项目(2010R

8、FXXG009)1O0传感器与微系统第32卷射频模块及电源模块构成，结构框图如图