本文關鍵詞：基于ZigBee技術的多通道粉塵與環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空氣中的粉塵濃度是衡量空氣質量的一個重要指標。粉塵指懸浮在空氣中的固體微粒。在生活和工作中,粉塵直接威脅人類健康,能誘發(fā)多種職業(yè)肺部疾病,特別是在礦山、建筑、制造及其它工業(yè)場所,粉塵污染對人的健康影響尤為嚴重。在高溫干燥的環(huán)境中,當粉塵濃度超過一定的界限時,可能產(chǎn)生爆炸。因此,溫濕度也是一個重要的參考要素。傳統(tǒng)的粉塵監(jiān)測系統(tǒng)使用有線檢測設備,需要操作人員攜帶粉塵檢測設備進入檢測區(qū)域。這種檢測辦法不僅效率低、易受到監(jiān)測區(qū)域環(huán)境的影響,而且需要人工收集數(shù)據(jù),不能實時采集數(shù)據(jù)。課題中無線通信的設計理論是源于Zig Bee通信技術。Zig Bee通信技術可以搭建無線傳感網(wǎng)絡,具有功耗低、高容能、高安全性、低成本等優(yōu)點,可以抵抗危險、惡劣的環(huán)境條件,忽略監(jiān)測環(huán)境的影響。采用Zig Bee技術可以使得監(jiān)測系統(tǒng)不再需要布設有線線路,自動組網(wǎng)技術可隨意增減節(jié)點且改變監(jiān)測位置,而且低功耗的監(jiān)測節(jié)點,壽命長,使用方便,節(jié)省了布線成本,適用于無線粉塵監(jiān)測點的組網(wǎng)。課題設計的無線監(jiān)測系統(tǒng)結構由監(jiān)測節(jié)點、Zig Bee網(wǎng)絡和用戶操作界面三大部分組成。監(jiān)測節(jié)點采用了高性能單片機作為系統(tǒng)控制的核心部件,采集粉塵、溫濕度、節(jié)點位置等信息。根據(jù)光散射理論,當粉塵顆粒經(jīng)過粉塵傳感器的采樣腔后,傳感器將粉塵反射的光強經(jīng)光電檢測電路轉換后,以PWM的形式輸出。因此得到相應粒徑的粉塵濃度,最終實現(xiàn)對空氣中多種不同粒徑范圍的粉塵進行濃度測量和統(tǒng)計,即實現(xiàn)多通道粉塵濃度的測量。溫濕度參數(shù)測量則采用SHT10作為溫濕度傳感器件,將溫度和濕度的物理量轉換成數(shù)字形式的電信號。利用GPS協(xié)調(diào)時鐘,使整個系統(tǒng)各模塊時鐘同步。在每個監(jiān)測節(jié)點上均設計了液晶顯示、按鍵操作等功能。各監(jiān)測節(jié)點對采集到的各項數(shù)據(jù)進行本地顯示和存儲。根據(jù)用戶操作界面發(fā)布的指令要求,將數(shù)據(jù)傳送至到數(shù)據(jù)集控的上位機,在用戶操作界面上顯示、分析和存儲。用戶操作界面采用VB軟件進行編寫,主要任務:發(fā)送指令給監(jiān)控節(jié)點使其傳送數(shù)據(jù);接收指定監(jiān)測節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信息;然后對數(shù)據(jù)匯總、分析和處理,一旦有數(shù)據(jù)超過安全警戒值時立即報警。達到對網(wǎng)絡中各監(jiān)測節(jié)點狀態(tài)的實時監(jiān)測目的。課題將詳細地介紹和討論多通道粉塵傳感器的原理、相關工作電路的設計、以及系統(tǒng)軟件的設計。并且對監(jiān)測節(jié)點中各功能模塊進行了獨立調(diào)試和聯(lián)合測試;監(jiān)測節(jié)點和PC通信測試;用戶操作界面運行測試等,結果已經(jīng)基本實現(xiàn)課題的預期目標。經(jīng)進一步改善,將可用于監(jiān)測區(qū)域中的環(huán)境參數(shù)和粉塵信息。
【關鍵詞】：多通道粉塵傳感器 ZigBee SHT10 MCU GPS
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN92;TP274
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 課題研究的背景13-15
• 1.1.1 粉塵危害13
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)勢13-14
• 1.1.3 課題意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 粉塵檢測現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡應用現(xiàn)狀16
• 1.3 論文的結構及相關工作16-18
• 第二章 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計與相關技術理論18-27
• 2.1 系統(tǒng)的總體設計18-20
• 2.1.1 系統(tǒng)設計設想18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)研發(fā)設計流程19-20
• 2.2 ZigBee無線傳感器20-23
• 2.2.1 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡介紹20-21
• 2.2.2 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡的拓撲結構21-23
• 2.3 光散射式粉塵傳感器理論分析23-25
• 2.3.1 光散射原理的理論解釋——Mie理論23-25
• 2.3.2 粉塵濃度的數(shù)學模型建立25
• 2.3.3 多通道粉塵傳感器原理25
• 2.4 本章小結25-27
• 第三章 監(jiān)測系統(tǒng)設計（硬件部分）27-44
• 3.1 單片機選型與介紹27-28
• 3.2 ZigBee無線通信模塊的選擇28-31
• 3.3 多通道粉塵傳感器31-35
• 3.3.1 粉塵傳感器原理31-32
• 3.3.2 多通道粉塵傳感器原理32-33
• 3.3.3 多通道粉塵傳感器電路設計33-35
• 3.4 溫濕度傳感器35-36
• 3.4.1 SHT10 溫濕度傳感器介紹35-36
• 3.4.2 SHT10 溫濕度傳感器的接口電路36
• 3.5 GPS模塊36-38
• 3.6 DS1302 模塊38-40
• 3.7 1602 液晶顯示模塊40-41
• 3.8 電源設計41-42
• 3.9 系統(tǒng)輔助電路設計42-43
• 3.9.1 復位電路42-43
• 3.9.2 電源電壓檢測電路43
• 3.10 本章小結43-44
• 第四章 監(jiān)測系統(tǒng)設計（軟件部分）44-51
• 4.1 編程軟件簡介44-45
• 4.2 監(jiān)測節(jié)點程序設計45-48
• 4.2.1 監(jiān)測節(jié)點主程序設計45-47
• 4.2.2 串口中斷子程序設計47-48
• 4.3 用戶操作界面設計48-50
• 4.4 本章小結50-51
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與結果分析51-56
• 5.1 監(jiān)測節(jié)點(下位機)軟件仿真調(diào)試52-53
• 5.2 通信測試53-54
• 5.3 用戶操作界面運行情況54-55
• 5.4 本章小結55-56
• 第六章 總結與展望56-58
• 參考文獻58-62
• 附錄62-64
• 附錄A系統(tǒng)電路板原理圖和PCB圖62-63
• 附錄B系統(tǒng)電路 3D顯示圖像63-64
• 攻讀學位期間公開發(fā)表的論文64-65
• 一發(fā)表的論文64
• 二參加的學術會議64-65
• 致謝65-66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤;無線傳感器網(wǎng)絡研究進展[J];計算機研究與發(fā)展;2005年01期

2 楊勇;馮志斌;;《粉塵作業(yè)場所危害程度分級》解讀[J];勞動保護;2010年08期

3 湯永利;趙文靜;梁博;趙章界;;基于隨機性檢測的ZigBee協(xié)議安全傳輸測試方法研究[J];南京理工大學學報;2015年01期

4 葉炳杰;對修訂國家《粉塵檢測方法》標準的思考[J];中國職業(yè)醫(yī)學;2003年06期

5 周怡

本文編號：374923