無線環(huán)境監(jiān)測精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇無線環(huán)境監(jiān)測范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：STM32；空氣質(zhì)量檢測；甲醛；WiFi

中圖分類號：TP212.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）8012502

1引言

近些年來，空氣污染問題日益嚴(yán)重，室內(nèi)有害氣體污染狀況不容樂觀，引起室內(nèi)空氣污染的物質(zhì)多種多樣，最普遍的當(dāng)屬甲醛。國內(nèi)現(xiàn)有氣w檢測設(shè)備研發(fā)起步較晚，穩(wěn)定性不足，通信能力差。因此研發(fā)一款具有無線傳輸功能的氣體檢測設(shè)備是極其重要的。

設(shè)計并研發(fā)了基于STM32的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，儀器核心為STM32微處理器，運(yùn)用甲醛傳感器實時采集室內(nèi)甲醛濃度信號，將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏，同時又具有遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。

2系統(tǒng)總體設(shè)計

采用高精度甲醛傳感器進(jìn)行系統(tǒng)前端信號采集，將甲醛濃度物理信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給微處理器控制部分進(jìn)行處理和運(yùn)算，在液晶顯示屏上顯示室內(nèi)甲醛實時濃度數(shù)值。另一方面，用戶可通過智能手機(jī)等無線設(shè)備向WIFI模塊發(fā)送指令，單片機(jī)接收指令后再做出相應(yīng)操作，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖如圖1所示。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

開發(fā)的硬件主要包括：微處理器最小系統(tǒng)、電源供電模塊、中文液晶顯示屏、甲醛采集模塊、溫濕度采集模塊、WIFI模塊、蜂鳴報警模塊等。硬件架構(gòu)如圖2所示。

本系統(tǒng)采用ST公司出品的STM32F103C8T6微處理器，具有低功耗、最大集成度、結(jié)構(gòu)簡單、處理速度快、性價比高等優(yōu)點。其最小系統(tǒng)的電路原理圖如圖3所示。

甲醛傳感器采用的型號是MS1100-P111VOC，該型號傳感器具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點，是一種進(jìn)口的半導(dǎo)體式傳感器。具體電路圖如圖4所示。

溫濕度傳感器采用的型號是DHT11，該傳感器電路簡單、穩(wěn)定性好、功耗很小，可以自動休眠，具體電路圖如圖5所示。

顯示屏采用Usart-GPU串口液晶屏，由于價格低

廉，受到廣大用戶喜愛，無需轉(zhuǎn)編號，支持直接漢字驅(qū)動、真彩圖形顯示。顯示屏與STM32微處理器的接口原理圖如圖6所示。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)采用模塊化和層次化的設(shè)計方法，使用C語言進(jìn)行代碼編寫?；谲浖K化開發(fā)和設(shè)計，編寫了STM32硬件初始化模塊、甲醛傳感器采集模塊、溫濕度傳感器采集模塊、Usart-GPU串口液晶顯示模塊、蜂鳴報警模塊等的驅(qū)動程序。軟件流程圖如圖7所示。

該系統(tǒng)樣機(jī)軟硬件已經(jīng)設(shè)計制作完畢，同時進(jìn)行了設(shè)備的測試，結(jié)果顯示該系統(tǒng)可以完成甲醛濃度、溫濕度采集，液晶顯示屏實時顯示當(dāng)前室內(nèi)空氣質(zhì)量情況。如果甲醛濃度超標(biāo)，蜂鳴器則發(fā)出聲音告警信息，提示用戶。該系統(tǒng)實物照片如圖8所示。

5結(jié)語

研制和開發(fā)了基于STM32的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，采用甲醛傳感器、溫濕度傳感器進(jìn)行信號采集，并將甲醛的濃度值、溫濕度值實時顯示在液晶顯示屏上，可以通過WiFi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送到移動設(shè)備上，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測。如果空氣中甲醛超過國家標(biāo)準(zhǔn)安全閾值，系統(tǒng)會立刻進(jìn)行蜂鳴報警，以實現(xiàn)對室內(nèi)空氣污染物實時監(jiān)測和預(yù)警。測試結(jié)果證明，所有功能能夠完整地實現(xiàn)，可靠性高，該系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]

徐科軍.傳感器與檢測技術(shù)[J].北京：電子工業(yè)出版社，2011：202～260.

[2]陳啟軍，余有靈.嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011：20～23.

篇(2)

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵技術(shù)，傳感器節(jié)點

 

1 前言

環(huán)境保護(hù)越來越受到重視，環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，其目的是為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)的依據(jù)。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著越來越重要的作用。與傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段相比，使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測有三個顯著優(yōu)勢[1]：一是傳感器節(jié)點的體積很小且整個網(wǎng)絡(luò)只需要部署一次，因此部署傳感器網(wǎng)絡(luò)對被檢測環(huán)境的人為影響很小。二是傳感器節(jié)點數(shù)量大，分布密度高，每個節(jié)點可以采集到某個局部環(huán)境的詳細(xì)信息并匯總?cè)诤虾髠鞯交荆虼藗鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)采集量大，探測精度高的特點。三是傳感器節(jié)點本身具有一定得計算能力和存儲能力，可以根據(jù)物理環(huán)境的變化進(jìn)行較為復(fù)雜的檢測，傳感器節(jié)點還具有無線通信能力，可以在節(jié)點間進(jìn)行協(xié)同監(jiān)控。因為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對環(huán)境變化、傳感器網(wǎng)絡(luò)自身變化以及網(wǎng)絡(luò)控制指令做出及時反應(yīng)，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)適用于多種環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中。

2 環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件設(shè)計

圖1節(jié)點硬件組成

微處理器采用TI公司的超低功耗的MSP430系列處理器，功能完善、集成度高，而且根據(jù)存儲容量的多少提供多種引腳兼容。

無線通信采用CC2420ZigBee芯片，CC2420ZigBee芯片通過SPI接口與MSP430相連接。

電源用電池供電，使用AA電池。

傳感器節(jié)點可以不在節(jié)點中包含模數(shù)轉(zhuǎn)化器，而是使用數(shù)字換能器接口。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于環(huán)境監(jiān)測中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 節(jié)點部署

好的無線傳感器的節(jié)點部署必須同時考慮覆蓋和連通兩個問題。覆蓋要求在感知中的每個地方都能至少被一個節(jié)點監(jiān)視到，而連通要求在網(wǎng)絡(luò)通信上不被分割。覆蓋受節(jié)點的敏感度影響，而連通受到節(jié)點的通信距離影響。

因監(jiān)測環(huán)境的復(fù)雜性和監(jiān)測環(huán)境對于外來設(shè)備的敏感性、為了獲得周圍環(huán)境的確切參數(shù)和為了延長傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的有效時間、增強(qiáng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的實用性，所以用于環(huán)境監(jiān)測的傳感器節(jié)點需要滿足體積小、精度高、生命周期長的要求。

選擇可替換、高精度的傳感器對于環(huán)境監(jiān)測來說至關(guān)重要。一般來說，同類的傳感器測得數(shù)據(jù)之間誤差應(yīng)不超過3%，這樣通過一定得補(bǔ)償機(jī)制可以將誤差控制在1%之內(nèi)。選擇傳感器的另一個重要因素是傳感器的啟動時間。在啟動時間內(nèi)傳感器需要一個持續(xù)的電流作用，因此需要采用啟動時間較短的傳感器以節(jié)省能量。

3.2 能量管理

目前的傳感器節(jié)點大多使用兩節(jié)AA電池供電，這樣的電力在3V情況下大約是2200mAh。如果需要持續(xù)工作9個月，每個節(jié)點平均每天只有8.148mAh的電量。表列出了傳感器節(jié)點常用操作消耗的能量。實際應(yīng)用中需要仔細(xì)地在本地計算、數(shù)據(jù)采集和通信之間分配能量

篇(3)

[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)鎢礦

中圖分類號:TP301文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110055-01

本文通過對當(dāng)前的鎢礦環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀的研究,結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),設(shè)計和實現(xiàn)了一套適用于鎢礦環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。

一、礦山環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計

由于有線監(jiān)測系統(tǒng)其自身的局限性以及生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性,特別是無法對危險環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,導(dǎo)致在某些場合有線監(jiān)測系統(tǒng)已導(dǎo)致在某些場合有線監(jiān)測系統(tǒng)已不能滿足人們的需求[1]。針對鎢礦復(fù)雜的環(huán)境,分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系,設(shè)計了一種適用于鎢礦環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)為一個層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),底層為部署在監(jiān)測環(huán)境中的終端無線傳感器節(jié)點,上層依次為無線傳感器匯聚節(jié)點、傳輸網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)(監(jiān)控計算機(jī)),最終連接到Internet和公司局域網(wǎng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計

(一)節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供給模塊組成[2]。傳感模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集并將各種傳感器采集的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并傳送給處理器模塊。處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個節(jié)點的數(shù)據(jù)處理操作、路由協(xié)議、功耗管理、任務(wù)管理和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全可靠的通信協(xié)議[3]。無線通信模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點進(jìn)行無線通信,交換控制消息和收發(fā)數(shù)據(jù)。能量供給模塊負(fù)責(zé)為節(jié)點各個功能模塊供電。

(二)各功能模塊設(shè)計

1.微處理器模塊

在選擇微處理器時切忌一味追求性能,選擇的原則[4]應(yīng)該是“夠用就好”。現(xiàn)在微處理器運(yùn)行速度越來越快,但性能的提升往往帶來功耗的增加。一個復(fù)雜的微處理器集成度高、功能強(qiáng),但片內(nèi)晶體管多,總漏電流大,即使進(jìn)入休眠或空閑狀態(tài),漏電流也變得不可忽視;而低速的微處理器不僅功耗低,成本也低。另外,應(yīng)優(yōu)先選用具有休眠模式的微處理器,因為休眠模式下處理器功耗可以降低3～5個數(shù)量級?？紤]實際需求,本設(shè)計中處理器模塊選擇ATMEL公司的AVR系列的ATmega128L單片機(jī)。ATmega128L[5]是ATMEL公司于2001年推出的采用低功耗COMS工藝生產(chǎn)的基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位微控制器,是目前AVR系列中功能最強(qiáng)大的單片機(jī)。該單片機(jī)具有體積小、功耗低、集成度高、支持睡眠模式、喚醒時間短、運(yùn)行速度快、成本低和足夠的外部接口等特點。

2.無線通信模塊

無線通信模塊選擇Chipcon公司的CC2420芯片。CC2420是Chipcon公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)器。它基于Chipcon公司的SmartRF03技術(shù),以0.18umCMOS工藝制成,只需極少外部元器件,性能穩(wěn)定且功耗極低。該無線收發(fā)芯片具有集成度高,工作電壓低、功耗低和靈敏度高等優(yōu)點,易于得到廠商提供的協(xié)議棧和開發(fā)套件。

3.傳感器模塊

根據(jù)項目的應(yīng)用背景和實際需要,選擇傳感器對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、粉塵、二氧化碳、一氧化碳和氧氣等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在節(jié)點的硬件設(shè)計和研制中,充分考慮了傳感器的能耗、精度、采樣頻率、與微處理器的接口特性等要求。為了提高節(jié)點的可擴(kuò)展性,在節(jié)點中提供了可擴(kuò)展不同傳感器的接口。

設(shè)計中選用了溫濕度傳感器、粉塵傳感器、二氧化碳傳感器、電化學(xué)傳感器分別對溫度、濕度、粉塵、二氧化碳、一氧化碳和氧氣等參數(shù)進(jìn)行探測。選用了瑞士盛世瑞恩(Sensirion)公司的數(shù)字溫濕度傳感器SHT10采集環(huán)境的溫度和濕度。粉塵傳感器選用日本神龍公司的粉塵傳感器PD4NS。二氧化碳、一氧化碳和氧氣的探測分別選用瑞士盟巴玻(Membrapor)公司的生產(chǎn)的電化學(xué)傳感器6004二氧化碳傳感器、O2/I-06氧氣傳感器、CF-1000一氧化碳傳感器。

4.電源供給及管理模塊

能量是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最寶貴的資源,它決定著傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。為了滿足降低節(jié)點能耗的目標(biāo),節(jié)省系統(tǒng)電源,傳感器模塊只有在工作時才啟動,因此電源供應(yīng)及管理模塊中研究了采用TI公司TPS 79501傳感器模塊電源控制器。TPS 79501具有超低噪聲、高PSRR、高電平啟用等特點,輸出為1.2V～5.5V電壓可調(diào)的低壓降穩(wěn)壓器,驅(qū)動能力達(dá)500mA～7.5A。

三、節(jié)點軟件系統(tǒng)設(shè)計

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是個資源受限的嵌入式系統(tǒng),包括硬件資源受限、帶寬有限、能量受限及補(bǔ)給困難的特點,決定了現(xiàn)有的一些嵌入式操作系統(tǒng)(如Linux操作系統(tǒng))不能很好適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

TinyOS是目前傳感器網(wǎng)絡(luò)的主流操作系統(tǒng),采用基于組件的體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用程序的各個功能都是由相應(yīng)的組件實現(xiàn)的。當(dāng)事件對應(yīng)的硬件中斷發(fā)生時,TinyOS的事件驅(qū)動機(jī)制能夠快速地調(diào)用相關(guān)的事件處理程序,從而使CPU在事件發(fā)生時迅速執(zhí)行相關(guān)任務(wù),在處理完之后進(jìn)入睡眠狀態(tài),從而有效的提高了CPU的使用效率,并且節(jié)省了能量。

四、結(jié)論

在鎢礦環(huán)境監(jiān)測中采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò),利用傳感器節(jié)點功耗低、工作時間長、成本低、能自組織地通信以及在危險區(qū)域和大面積監(jiān)測中容易布置等特點,能夠?qū)崿F(xiàn)鎢礦環(huán)境參數(shù)低成本連續(xù)在線監(jiān)測,較傳統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢,對于礦山安全具有重要意義。

基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(No.50764005)

參考文獻(xiàn):

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[5]馬潮,高檔8位單片機(jī)ATmega128原理與開發(fā)應(yīng)用指南(上),北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.

篇(4)

摘要：本文簡單簡單介紹嵌入式單片微機(jī)在網(wǎng)絡(luò)化溫室信息檢測中的應(yīng)用，以農(nóng)田信息的傳輸方式為主線，重點介紹了基于ZigBee技術(shù)的的無線溫室環(huán)境測控系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得溫室信息測控等農(nóng)田設(shè)施發(fā)展在嵌入式系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面進(jìn)一步提高。

關(guān)鍵詞：嵌入式單片機(jī)；無線智能溫室；ZigBee技術(shù)

一、緒論

溫室智能化控制系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的設(shè)施節(jié)約型農(nóng)業(yè)技術(shù)，在充分利用自然資源的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)綜合控制，調(diào)節(jié)環(huán)境中的濕度、溫度、光照強(qiáng)度等因子來獲得作物生長的最佳條件，從而達(dá)到作物增產(chǎn)、調(diào)節(jié)生長周期、改善品質(zhì)、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。傳統(tǒng)的溫室環(huán)境測控系統(tǒng)由簡單的單片機(jī)控制，系統(tǒng)運(yùn)算能力低，難以完成復(fù)雜的控制算法。嵌入式單片微機(jī)系統(tǒng)不僅增加了溫室系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持、并且其出發(fā)能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性也有很大的提高。同時降低了系統(tǒng)開發(fā)的難度、成本和消耗、滿足溫室計算機(jī)控制系統(tǒng)日益復(fù)雜化的需要。嵌入式單片微機(jī)在農(nóng)田設(shè)施的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展使得農(nóng)田信息得到精準(zhǔn)的判斷和實施的控制。

二、嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)的發(fā)展

（一）嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)的發(fā)展。

嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)都起源于20世紀(jì)70年代，以微處理器為核心的微型計算機(jī)以其小型、價廉、高可靠性的特點，以及表現(xiàn)出的智能化水平使得微型機(jī)被引入到一個對象體系中，實現(xiàn)對象體系的智能化控制。21世紀(jì)初，嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入了單芯化的道路，即嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機(jī)的時代。其模式設(shè)計是完全按照嵌入式應(yīng)用要求全新設(shè)計，滿足嵌入式應(yīng)用要求的體系結(jié)構(gòu)、微處理器、指令系統(tǒng)、總線方式等。嵌入式系統(tǒng)經(jīng)過很長一段時間單片機(jī)發(fā)展的道路，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)最底層的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體的高端應(yīng)用也可以通過嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)。

（二）嵌入式單片微機(jī)在智能化溫室中的發(fā)展和應(yīng)用。

溫室智能化控制系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的節(jié)約型農(nóng)業(yè)技術(shù)，通過計算機(jī)綜合控制，調(diào)節(jié)環(huán)境中的濕度、溫度、光照強(qiáng)度等因子來獲得作物生長的最佳條件，從而達(dá)到作物增產(chǎn)、調(diào)節(jié)生長周期、改善品質(zhì)、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。嵌入式單片微機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)對溫室環(huán)境的精準(zhǔn)控制和檢測，是智能化溫室環(huán)境的核心。承載無線網(wǎng)絡(luò)模塊的單片機(jī)的開發(fā)為溫室智能控制系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持，并且其使用成本低，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點確定了其成為未來農(nóng)田信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

三、網(wǎng)絡(luò)化智能溫室系統(tǒng)的構(gòu)成

（一）網(wǎng)絡(luò)智能溫室的分類。

智能化溫室系統(tǒng)根據(jù)信息傳輸方式可分為有線通信方式和無線通信方式兩種。有線通信方式主要有兩種形式，CAN總線通信方式和基于掌上電腦的通信方式，這兩種形式已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械多傳感器集成和農(nóng)田信息采集；無線通信方式可分類為長距離通信和短距離通信。長距離通信主要借助于移動通訊網(wǎng)絡(luò)如GSM，GPRS等，用于設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與農(nóng)業(yè)信息遠(yuǎn)程采集。短距離通信方式如藍(lán)牙、ZIGBEE、RFID等，兩種溫室各有其優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)施環(huán)境和要求選擇和合適的信息傳輸方式。

（二）網(wǎng)絡(luò)化智能溫室系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)型溫室環(huán)境采集控制系統(tǒng)由智能模塊為核心的采集控制系統(tǒng)和處理系統(tǒng)構(gòu)成，兩者通過局域網(wǎng)交換機(jī)連接。處理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收、顯示處理、參數(shù)設(shè)置、查詢與分析功能，采集控制系統(tǒng)主要完成空氣濕度、葉面濕度、土壤溫度、空氣溫度、光照強(qiáng)度、營養(yǎng)液液位、CO2濃度、EC值與PH值等溫室傳感器信息的實時采集、顯示、和存儲。

（1）采用CAN總線技術(shù)的有線智能化溫室系統(tǒng)。

控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network，簡稱CAN)總線是目前國外大型農(nóng)機(jī)設(shè)備普遍采用的一種標(biāo)準(zhǔn)總線，已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，其控制芯片已經(jīng)商品化，而且性價比高，因此基于CAN總線技術(shù)的控制系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)信息傳輸系統(tǒng)向智能化發(fā)展的理想系統(tǒng)。

（2）無線溫室環(huán)境控制系統(tǒng)。

在一些特殊環(huán)境采用有線方式傳輸數(shù)據(jù)是很困難的，甚至不可能的，此時采用無線方式能實現(xiàn)農(nóng)田信息的自動測量和自動傳輸。ZigBee技術(shù)是一種最近發(fā)展起來的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，是一種短距離通信傳播技術(shù)，廣泛應(yīng)用在溫室系統(tǒng)中，其工作頻帶范圍在21400---214835 GHz之間，采用IEEE80211514規(guī)范要求的直接序列擴(kuò)頻方式，數(shù)據(jù)速率達(dá)250kB／s。此外，短距離傳輸技術(shù)還有RFID技術(shù)，RFID即無線射頻識別。一個RFID系統(tǒng)都是由3部分組成：閱讀器、標(biāo)簽和天線。其原理是標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動發(fā)送某一頻率的信號；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。這種技術(shù)開始應(yīng)用于濕度、光照、溫度和振動等無線標(biāo)簽式傳感器之中。

四、基于ZigBee技術(shù)的溫室檢測系統(tǒng)

ZigBee技術(shù)是近年來才興起的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。這種嶄新無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具備低功耗、低成本、短時延、高容量等特點使ZigBee技術(shù)非常適合在無線數(shù)據(jù)傳輸、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等方面的應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)設(shè)施遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)從示范到實用的研究搭建了一個不可多得的技術(shù)平臺。

IEEE 802.15．4標(biāo)準(zhǔn)支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括具有層次發(fā)散鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、主從工作模式的測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)農(nóng)業(yè)設(shè)施測控系統(tǒng)的特點，所設(shè)計的具有層次發(fā)散鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框。

其中工控機(jī)完成命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)的接收、綜合分析處理、顯示和報警。協(xié)調(diào)器處在工控機(jī)的第一層，以有線通信的方式與工控機(jī)通信，負(fù)責(zé)將其下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)與自身的數(shù)據(jù)捆綁在一起以一定的格式存儲在自身的存儲空間，再以約定的方式上傳給工控機(jī)。處在末梢的傳感器只負(fù)責(zé)采集上傳數(shù)據(jù)。。

上述基于ZigBee技術(shù)的系統(tǒng)實現(xiàn)了溫室環(huán)境檢測中的中主要參數(shù)(如土壤濕度、溫度、空氣濕度、土光照強(qiáng)度等)檢測與控制系統(tǒng)的內(nèi)部無線自組網(wǎng)。

五、基于嵌入式單片微機(jī)的無線智能溫室的發(fā)展趨勢

ZigBee技術(shù)應(yīng)用在智能化溫室測控系統(tǒng)中是嵌入式單片微機(jī)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)工程中的一個具體實例。其表現(xiàn)了初期建設(shè)周期短、投資小、易于升級、易于重組，尤其是承載ZigBee技術(shù)的片上系統(tǒng)的―無線單片機(jī)CC2430的應(yīng)用，使得系統(tǒng)可以靈活便捷地組成適應(yīng)不同規(guī)模、不同情況、不同要求的溫室設(shè)施測控系統(tǒng)，并且所構(gòu)建的系統(tǒng)成本次、功耗低、穩(wěn)定可靠、具有低復(fù)雜度。

有線傳輸和無線傳輸各有其優(yōu)勢和劣勢，不同的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適用場合、環(huán)境各異。實踐證明一無線信息傳輸為技術(shù)的農(nóng)田信息傳輸方式具有開發(fā)周期短，維護(hù)方便，成本低?？煽啃愿叩葍?yōu)點，有很好的開發(fā)和應(yīng)用前景，為未來實現(xiàn)溫室測控系統(tǒng)中的信息傳輸?shù)那度胧健⒆詣踊?、智能化與網(wǎng)絡(luò)化奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

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[3]蔡春麗 智能溫室環(huán)境控制系統(tǒng)研究【J】 重慶工學(xué)院學(xué)報 2007年.

篇(5)

關(guān)鍵詞：傳感器；家居環(huán)境監(jiān)測；無線網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）16-0087-03

1 概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織特性、非常容易組網(wǎng)部署、易于擴(kuò)展、通信代價較低、數(shù)據(jù)傳輸時延小等優(yōu)點，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)中最為重要的一種網(wǎng)絡(luò)類型，尤其適合智能家居環(huán)境監(jiān)測，可以很好地管理室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫濕度質(zhì)量、家庭生活電氣安全防盜等。本文分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)在家居環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用背景，對家居環(huán)境監(jiān)測信息進(jìn)行了總體需求分析，將其分為三個關(guān)鍵功能，分別是家居環(huán)境信息采集功能、家居環(huán)境信息傳輸功能和家居環(huán)境信息處理功能，并且分析了家居環(huán)境信息的總體架構(gòu)，對其進(jìn)行了有效處理，具有較好的作用。基于ZigBee技術(shù)設(shè)計了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的功能，分析了系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和服務(wù)器部署結(jié)構(gòu)，并且選擇了ZigBee無線節(jié)點實現(xiàn)了一種功能強(qiáng)大的家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸和處理功能，有效支持環(huán)境數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)。

2 家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)功能分析

2.1 家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體功能

家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)需要完成以下目標(biāo)：一是基于ZigBee技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，使之能夠覆蓋整個室內(nèi)生活環(huán)境，實現(xiàn)全方位的環(huán)境監(jiān)測；二是基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的全面部署，包括傳感器節(jié)點、路由網(wǎng)關(guān)節(jié)點等，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織功能，以便及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在的故障節(jié)點、刪除的節(jié)點或新增的傳感器節(jié)點，能夠快速連接，并且實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)功能，自動實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的修復(fù)和自適應(yīng)功能，同時優(yōu)化管理部署節(jié)點，全方位覆蓋生活環(huán)境，延長電池的使用壽命；三是基于ARM Linux操作系統(tǒng)環(huán)境下，使用嵌入式QT技術(shù)編寫顯示數(shù)據(jù)界面，以便家庭用戶能夠?qū)崟r地監(jiān)測生活環(huán)境的室內(nèi)溫度、室內(nèi)氧氣、室內(nèi)一氧化碳、室內(nèi)二氧化硫、室內(nèi)濕度、室內(nèi)甲烷和室內(nèi)二氧化碳的含量等溫度、濕度和濃度，監(jiān)測生活用水、用電和用氣的安全性和用量，以及監(jiān)測室內(nèi)各種生活家電的狀態(tài)等。同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時化更新，并且對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報警處理。

2.2 家居環(huán)境信息采集功能

家居環(huán)境信息采集可以使用室內(nèi)部署的溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器等采集室內(nèi)的溫度、濕度、甲醛等信息，并且能夠?qū)⑦@些信息發(fā)送傳感器攜帶的存儲器中。

2.3 家居環(huán)境信息傳輸功能

家居環(huán)境信息采集之后，可以通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送至匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點可以將信息通過串口發(fā)送至家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的服務(wù)器中，實時的保存家居環(huán)境的信息。信息傳輸過程中，需要高效路由和轉(zhuǎn)發(fā)，以便盡可能快的將信息發(fā)送至服務(wù)器。

2.4 家居環(huán)境信息處理功能

傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器之后，負(fù)責(zé)處理采集到的視頻信息、家用生活電氣信息、空氣質(zhì)量信息等傳到相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測裝置上，如果傳感器服務(wù)器發(fā)現(xiàn)相關(guān)的信息值超過了用戶設(shè)置的預(yù)警值，傳感器檢測裝置可以通過4G通信網(wǎng)絡(luò)以短信或數(shù)據(jù)通信的方式通知用戶，并且將收集的信息的相關(guān)存儲到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，以便用戶非常方便地查看歷史生活環(huán)境信息。相關(guān)的邏輯業(yè)務(wù)處理結(jié)果可以將數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和預(yù)測的結(jié)果發(fā)送到相關(guān)的界面上，以便于用戶查看和分析。

3 傳感器在家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

在室內(nèi)布置各類終傳感器節(jié)點，以全方位地覆蓋家居環(huán)境，采集家居環(huán)境中的氧氣含量、煙霧含量、二氧化碳含量、二氧化硫含量、一氧化碳含量等各種氣體的濃度，同時使用防盜紅外線傳感器、家電狀態(tài)傳感器、水質(zhì)監(jiān)測傳感器等檢測各種生活設(shè)施的使用狀態(tài)，并且將采集到的數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，各種傳感器自組織構(gòu)建一個室內(nèi)的綜合信息采集和感知網(wǎng)絡(luò)，以便能夠ARM處理采集到的相關(guān)信息，并且將處理結(jié)果保存到相關(guān)的邏輯業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，如圖1所示。

3.2 無線傳感器選型

美國德州儀器公司是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)，該企業(yè)主要生產(chǎn)數(shù)字信號處理機(jī)相關(guān)的模擬器，能夠提供傳感器等硬件信息采集設(shè)備。目前，在家居環(huán)境監(jiān)測過程中，常用的傳感器無線網(wǎng)絡(luò)可以采用德州儀器的CC2350芯片，并且使用CC2350EB開發(fā)套件，其中芯片相對較為成熟，已經(jīng)在傳感器應(yīng)用領(lǐng)域取得了良好的效果，如圖3所示。

3.3 無線傳感器節(jié)點設(shè)計

ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括三種節(jié)點，分別是傳感器終端節(jié)點、路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點和一些控制節(jié)點，每一種節(jié)點都具備不同的功能，以便能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)等功能。終端通信節(jié)點可以讀取室內(nèi)各種環(huán)境信息，并且將數(shù)據(jù)封裝起來，發(fā)送到相關(guān)的匯聚節(jié)點，同時其可以接收相關(guān)的回應(yīng)指令，以便實現(xiàn)自動化的調(diào)節(jié)和覆蓋網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點的功能如圖4所示。

路由器可以接收傳感器數(shù)據(jù)，將其封裝到數(shù)據(jù)包中發(fā)送到關(guān)口服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的路由、轉(zhuǎn)發(fā)功能。

協(xié)調(diào)器節(jié)點的功能主要是接收下位機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時能夠轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)發(fā)送的指令信息，以便很好地控制傳感器的采集數(shù)據(jù)分布區(qū)域和位置，具有非常重要功能。

家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)、QT集成工具開發(fā)完成。Linux操作系統(tǒng)擁有的核心API能夠完成基本的通信需求，但是對于具體的溫濕度傳感器驅(qū)動組件、甲醛傳感器驅(qū)動組件，需要進(jìn)行開發(fā)。為了能夠節(jié)約篇幅，本文詳細(xì)介紹系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵組件及運(yùn)行截圖，給出了傳感器驅(qū)動組件實現(xiàn)的關(guān)鍵描述。

3.4 傳感器應(yīng)用實現(xiàn)

溫濕度傳感器驅(qū)動組件主要包括四個關(guān)鍵檔，系統(tǒng)開發(fā)過程中，命名為頭檔SHT.h、界面檔SHT.nc、配置組件SHTC.nc和模塊組件SHTP.nc，結(jié)合Linux操作系統(tǒng)提供的MainC.nc和TimerMilliC（）組件共同構(gòu)成了傳感器驅(qū)動組件。頭檔SHT.h頭檔的主要作用是描述溫濕度傳感器和控制器之間的信號控制和硬件連接檔，可以配置硬件通信描述層的內(nèi)容。配置組件SHTC.nc可以定義和描述模塊組件SHTP.nc中的相關(guān)界面、構(gòu)成組件以及二者之間的關(guān)系。模塊組件SHTP.nc可以初始化溫濕度傳感器、測量溫濕度、讀取傳感器數(shù)據(jù)，其是溫濕度傳感器組件的核心業(yè)務(wù)邏輯組成部分。應(yīng)用層組件可以通過界面檔SHT.nc中的相關(guān)命令，與溫濕度傳感器進(jìn)行交互。界面檔SHT.nc定義的函數(shù)包括以下三個：讀取溫濕度傳感器數(shù)據(jù)的命令函數(shù)Read（）、讀取數(shù)據(jù)結(jié)束完成的事件函數(shù)ReadDone（）和計算家居環(huán)境的實際溫度函數(shù)Calculate_RealValue（）。

溫濕度傳感器可以采用CC2350的第1、2個引腳進(jìn)行系統(tǒng)實現(xiàn)。為了檢測本文家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確程度，將其測得的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)的QFA4160溫濕度傳感器測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，詳細(xì)的溫度測量數(shù)據(jù)如表1所示（測量環(huán)境為冬季，選取五周的溫度值平均值大概為23℃左右）。

由表1可知，高精度的QFA4160傳感器測得的溫度值相比，本文采用CC2350傳感器測量得到的溫度值更加符合冬季室溫的范圍，具有較好的作用。

甲醛傳感器驅(qū)動組件主要包括三個關(guān)鍵檔，系統(tǒng)開發(fā)過程中，命名為界面檔Formalin.nc、配置組件FormalinC.nc和模塊組件FormalinP.nc，結(jié)合Linux操作系統(tǒng)提供的PlatformSerialC.nc組件共同構(gòu)成了甲醛傳感器驅(qū)動組件。系統(tǒng)提供的PlatformSerialC.nc組件能夠提供三種類型的界面，分別是UartStream.nc界面、CC2350UartControl.nc界面和UartStdControl.nc界面，上述三個界面可以完成設(shè)置串口通信串列傳輸速率、控制串口開關(guān)等功能，有效實現(xiàn)傳感器和控制器的通信工作。配置組件FormalinC.nc可以詳細(xì)地定義模塊組件FormalinP.nc組件和界面之間的關(guān)系。模塊組件FormalinP.nc組件可以初始化傳感器、測量甲醛數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)的邏輯業(yè)務(wù)，是非常重要的組成部分。界面檔Formalin.nc可以甲醛傳感器功能，以便能夠為應(yīng)用層提供邏輯業(yè)務(wù)回應(yīng)功能，該界面包含的關(guān)鍵函數(shù)分別是初始化甲醛傳感器命令函數(shù)Init（）、讀取甲醛傳感器測量值的函數(shù)Read（）、讀取數(shù)據(jù)完成之后的事件函數(shù)ReadDone（）和計算甲醛濃度實際值的函數(shù)Calculate_RealValue（）。

為了能夠驗證本文甲醛傳感器的準(zhǔn)確度，與高精度甲醛傳感器ME3M-CH2O檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，具體選擇5周的加強(qiáng)濃度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如表2所示。

實驗結(jié)果證明，本文甲醛傳感器可以很好檢測室內(nèi)甲醛濃度，以便及時進(jìn)行報警，確保甲醛含量處于一個正常的范圍，確保人的生命健康安全。如果甲醛濃度過高，可以及時報警，提醒用戶開窗通風(fēng)。

4 結(jié)束語

隨著傳感器、無線通信等技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在智能家居管理中得到了廣泛的普及和使用，能夠提高家用電器智能控制、安防控制的信息化水平，具有重要的作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

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篇(6)

[關(guān)鍵字]環(huán)境監(jiān)測　GPRS技術(shù)　軟硬件實現(xiàn)　檢測運(yùn)行

[中圖分類號]　X8

[文獻(xiàn)碼]　B

[文章編號]　1000-405X（2012）-10-58-1

工業(yè)發(fā)展下的環(huán)境污染問題隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步而越來越嚴(yán)重，現(xiàn)在世界各國都在加強(qiáng)環(huán)境的監(jiān)測與污染治理，期望從各個環(huán)境實現(xiàn)對污染度的控制，調(diào)整自然環(huán)境平衡，減少污染，提升城市環(huán)境的質(zhì)量。城市環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)涉及眾多污染排放點，并且需要實時進(jìn)行觀察統(tǒng)計，隨著城市發(fā)展水平的提升，監(jiān)測需求與難度也越來越大，傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的城市監(jiān)測現(xiàn)狀，因此，必須開發(fā)新的系統(tǒng)實現(xiàn)對城市環(huán)境的全面、實時監(jiān)測。GPRS技術(shù)作為一種成熟的無線通信技術(shù)在無線監(jiān)測管理系統(tǒng)中擁有著廣闊的應(yīng)用前景，它在應(yīng)用上的各種優(yōu)點能夠更好更全面的滿足城市環(huán)境監(jiān)測需求，本文針對GPRS支持下的城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究。

1　GPRS系統(tǒng)優(yōu)勢

作為一種成熟的無線通訊技術(shù)，GPRS能為城市環(huán)境監(jiān)測提供透明的數(shù)據(jù)傳輸，直接使用網(wǎng)絡(luò)傳輸接口通道；相對來說，GPRS技術(shù)能確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性，不僅速度快，低于從前的監(jiān)測效率，在穩(wěn)度、準(zhǔn)確度與精度上也更勝一籌，同時，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢帶來的實時在線也是監(jiān)測得以順利實施的重要保障；在所需要耗費(fèi)人力、物力及經(jīng)費(fèi)使用上，GPRS技術(shù)支持下的監(jiān)測系統(tǒng)從長遠(yuǎn)方向來看，也更為低廉，可以說，GPRS技術(shù)是城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的不二選擇。

2　如何實現(xiàn)GPRS技術(shù)對城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的支持

2.1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一共有三部分組成，現(xiàn)場機(jī)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及上位機(jī)系統(tǒng)三部分。這三個部分互相獨立但是又聯(lián)系密切，他們地位平等，對城市各個地方的環(huán)境監(jiān)測反饋通過四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)信息的交匯?，F(xiàn)場機(jī)系統(tǒng)主要是執(zhí)行數(shù)據(jù)采集工作，所有監(jiān)測分析儀輸出的資料應(yīng)能夠換算為標(biāo)態(tài)下污染物濃度，儀器均應(yīng)具有良好的抗干擾能力，系統(tǒng)質(zhì)量過硬，故障率低，且系統(tǒng)兼容性要滿足現(xiàn)在及未來一定時期內(nèi)環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)的使用需求，并有利于全市的系統(tǒng)整合及管理平臺的建立。傳輸系統(tǒng)是所有信息得以被進(jìn)行整合的關(guān)鍵通道，因此在網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)置上，要確保其暢通性與優(yōu)質(zhì)性。比如監(jiān)控中心需要定時向現(xiàn)場機(jī)系統(tǒng)指令，檢查其儀器參數(shù)及反饋信息，就需要良好的傳輸通道作為保障。上位機(jī)系統(tǒng)是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的最主要組成部分，也是環(huán)境監(jiān)測功能得以發(fā)揮的核心，它包括對所有數(shù)據(jù)的匯總、整理。命令以及對各種反饋信息的分析處理等。上機(jī)位功能實現(xiàn)的關(guān)鍵在于系統(tǒng)應(yīng)用軟件的編寫，根據(jù)其職責(zé)，可以分為數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)庫管理兩個部分?？傊?，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)必須符合《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行）》（國家環(huán)?？偩止妗?007年第4號）和《環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T　193-2005）的要求，在實際運(yùn)作中滿足環(huán)境監(jiān)測需求。系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

2.2　硬件實現(xiàn)

從監(jiān)測需求和監(jiān)測環(huán)境出發(fā)，所有監(jiān)測硬件都至少要具備以下要求：①工作電源：AC220V（10％），50HZ；②工作環(huán)境溫度：0℃－40℃；③工作環(huán)境濕度：0％RH－80%RH；④工作方式：連續(xù)自動，在單機(jī)技術(shù)性能指標(biāo)上，即使出現(xiàn)大范圍供電障礙，各監(jiān)測儀器設(shè)備也要具備停電來電自恢復(fù)功能，確保監(jiān)測的及時性與連貫性。環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)場機(jī)系統(tǒng)能滿足自動連續(xù)進(jìn)行正常、穩(wěn)定環(huán)境空氣監(jiān)測要求；具有各項資料自動傳輸，遠(yuǎn)程自動和手動控制、診斷、現(xiàn)場手動控制及故障顯示等基本功能，在有效污染信息的捕獲率上應(yīng)達(dá)到90%以上，并且能夠結(jié)合對監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響的多個要素實現(xiàn)對儀器多參數(shù)的遠(yuǎn)程自動控制校準(zhǔn)，具有校準(zhǔn)性能檢驗功能。傳輸系統(tǒng)的所有系統(tǒng)通訊協(xié)議、接口、數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸必須符合《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T　212-2005），具有點對點、無線（GPRS或CDMA）或有線（ADSL或光纖）等數(shù)據(jù)傳輸功能。

2.3　軟件設(shè)計

軟件的編程設(shè)計主要集中于上機(jī)位系統(tǒng)，主要是協(xié)調(diào)各監(jiān)測任務(wù)，命令，實施調(diào)度，因此可以從用模塊化的軟件設(shè)計方法，例如uC／OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，在把握各任務(wù)之間關(guān)系與重要性的基礎(chǔ)之上進(jìn)行調(diào)度，一方面實現(xiàn)了采集與傳輸之間的串口通信，一方面實現(xiàn)了與數(shù)據(jù)中心的實時通信，完全可以滿足協(xié)調(diào)、傳輸與數(shù)據(jù)庫功能。軟件平臺在運(yùn)行過程中，要加強(qiáng)各模塊監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)、處理各類問題故障。例如以VC++為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，其采用Socket方式實現(xiàn)，能夠為系統(tǒng)提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理與處理功能，方便使用。在系統(tǒng)平成后，要進(jìn)行測試實驗，確保軟件系統(tǒng)的合理、規(guī)范、高校運(yùn)行。

2.4　系統(tǒng)運(yùn)行實現(xiàn)

在硬件鏈接平臺及軟件平臺都投入使用的情況下，對系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行全面監(jiān)測。首先是硬件部分，硬件裝置連接完成后，要對各儀器進(jìn)行運(yùn)行檢測，確保其功能的實現(xiàn)，尤其是戶外裝置，要做好檢測、保護(hù)與維修。其實是軟件平臺的運(yùn)行檢測，要確保運(yùn)行無漏洞，根據(jù)監(jiān)測需求及時對內(nèi)在任務(wù)模塊進(jìn)行調(diào)整，在各方測試成功之后，再接入GPRS模塊進(jìn)行測試。最后是整個系統(tǒng)運(yùn)行的檢測與實現(xiàn)，要從數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析整合、命令和反饋等方面綜合進(jìn)行調(diào)整、評估，確保環(huán)境監(jiān)測平臺的高效與完整，能夠切實的投入使用。

3　小結(jié)

總之，GPRS技術(shù)支持下的城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)計時既要考慮到城市現(xiàn)行的環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀，也要考慮到城市未來發(fā)展所帶來的需求提升空間，盡量以現(xiàn)有平臺為基礎(chǔ)，進(jìn)行設(shè)計，對于運(yùn)行中的問題及時調(diào)整、改進(jìn)，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的長久、高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[2]王磊，許小琳.GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸中服務(wù)器端軟件的設(shè)計和實現(xiàn)[J]．測控技術(shù)，2007，26（11）：55-6

篇(7)

【關(guān)鍵詞】傳感器技術(shù) 無線通信 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了體積小、成本低、低功耗、工作持續(xù)時間長的信息采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的必要性。該系統(tǒng)利用無線收發(fā)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，無需專門架線，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了人力物力，通過監(jiān)控中心可實現(xiàn)對農(nóng)田溫濕度的監(jiān)控等功能，實現(xiàn)真正意義上的無人值守，與普通無線技術(shù)相比，還具有低功耗、低成本和網(wǎng)絡(luò)容量大等特點，為實現(xiàn)大規(guī)模檢測系統(tǒng)的信息化、自動化、提高工作效率具有很高的實際應(yīng)用價值。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種融合短程無線通訊技術(shù)、微電子傳感器、嵌入式系統(tǒng)的新技術(shù)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起，各行業(yè)推進(jìn)信息化建設(shè)、構(gòu)筑營銷新體系既是行業(yè)發(fā)展的需要，同時也是提高企業(yè)未來競爭力、搶占未來新市場的制高點。近年來，我國機(jī)電行業(yè)發(fā)展迅猛，傳統(tǒng)線下市場穩(wěn)步提升的同時，線上市場的份額也正在逐步擴(kuò)展之中。

（2）與傳統(tǒng)線下市場機(jī)電行業(yè)依托廣告投放、口碑相傳的營銷模式相比，可快速準(zhǔn)確的向受眾傳達(dá)推廣信息，而且營銷推廣成本低，更重要的是推動了機(jī)電企業(yè)信息化建設(shè)和完善的無線網(wǎng)絡(luò)銷售體系的構(gòu)建，而這則正是機(jī)電企業(yè)在未來面臨全球經(jīng)濟(jì)一體化新的競爭形勢所需要的。

（3）在實際的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，有了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與M2M平臺相結(jié)合的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)的人工監(jiān)測相比提高了監(jiān)測的時效性和準(zhǔn)確性。以往的環(huán)境監(jiān)測只是在一個很大的區(qū)域內(nèi)安裝一到兩個環(huán)境監(jiān)測站，環(huán)境監(jiān)測站雖然采用的儀器精密且采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但是監(jiān)測站所反映的不過是一個點的數(shù)據(jù)，不能反映一個區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)的地理層次和相關(guān)變化方向；而如果環(huán)境監(jiān)測站是單點工作，如果出現(xiàn)設(shè)備異常將不能實際反映這一地區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2 無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測應(yīng)用前景

（1）光纖無線電技術(shù)光載無線通信技術(shù)是應(yīng)高速大容量無線通信需求，新興發(fā)展起來的將光纖通信和無線通信結(jié)合起來的無線接入技術(shù)。光載射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)是技術(shù)和成本驅(qū)動的產(chǎn)物，是光網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)初步結(jié)合的一種體現(xiàn)。它能大大減少運(yùn)營商對于站址資源的要求，減低投資，同時能夠有效改善覆蓋效果。

（2）新一代工業(yè)無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用，可以構(gòu)成無線系統(tǒng)，集合數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理于一體，而作為計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、傳感器、人類等的生態(tài)系統(tǒng)，電信、信息技術(shù)工業(yè)控制能夠使業(yè)務(wù)流程自動化，集成公司資訊科技 (IT)系統(tǒng)和非IT設(shè)備的實時狀態(tài)，并創(chuàng)造增值服務(wù)。這一平臺可在安全監(jiān)測、自動抄表、機(jī)械服務(wù)和維修業(yè)務(wù)、自動售貨機(jī)、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、工業(yè)流程自動化、電動機(jī)械、城市信息化等環(huán)境中運(yùn)行并提供廣泛的應(yīng)用和解決方案。

（3）從當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來看，可以分為剛性需求和可選需求。比如公安執(zhí)法、巡邏、地鐵站臨時排爆點監(jiān)控等不具備布線條件的監(jiān)控產(chǎn)所，不采取無線監(jiān)控則無法達(dá)到目的。這些是無線網(wǎng)絡(luò)的剛性需求。而在學(xué)校的的遠(yuǎn)程看護(hù)、小區(qū)的安保。為了節(jié)省布線及維護(hù)成本而選擇無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控則是其可選需求。

3 無線檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實現(xiàn)

（1）保證各種無線電業(yè)務(wù)的順暢運(yùn)行，離不開良好的空中電磁環(huán)境，而破壞電磁環(huán)境的一個主要手段就是設(shè)立“假冒基站”。探索建立臺站管理新模式。深入推動臺站屬地化管理，凡國家政策允許的臺站，強(qiáng)化監(jiān)督，對頻率臺站行政審批事項辦理情況適時進(jìn)行檢查，進(jìn)一步完善臺站審批技術(shù)審查、電臺執(zhí)照年審、頻率臺站審批備案等臺站管理重點環(huán)節(jié)工作，努力實現(xiàn)由重事前審批向重事中事后監(jiān)管轉(zhuǎn)變。加強(qiáng)4G新設(shè)基站設(shè)臺管理，確保各4G網(wǎng)絡(luò)安全有序運(yùn)行。規(guī)范業(yè)余無線電臺站管理，組織開展業(yè)余電臺清理登記，加強(qiáng)工作銜接，抓好操作能力考試和換證工作，探索通過多種方式發(fā)揮業(yè)余無線電愛好者的積極作用

（2）以居家安全監(jiān)控為例，在攝影機(jī)擷取畫面后，消費(fèi)者可以透過3G或是4G電信技術(shù)，實時地清楚看到住家的各處影像畫面。又或者，就大樓自動化而言，各類系統(tǒng)透過傳感器獲得信息后，可以利用ZigBee或是Wi-Fi將數(shù)據(jù)傳回后臺或是服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯整分析以取得有意義的信息，進(jìn)行全面性的大樓動態(tài)管理，像是每日的用電情況，對管理者就是相當(dāng)重要且基本的信息。

（3）本系統(tǒng)分為測試終端和服務(wù)器端，服務(wù)器端只需要一臺性能良好的個人計算機(jī)，而測試終端主要由以下幾個模塊構(gòu)成：射頻前端模塊模塊、功率測量與存儲模塊、GPS接收器、太陽能供電模塊、處理器模塊及GPRS無線通信模塊。各個模塊主要是通過STM32微處理器的GPIO口連接與通信。處理器需要對射頻前端的調(diào)諧器和解調(diào)器進(jìn)行調(diào)諧頻道和解調(diào)參數(shù)設(shè)置，并對RS誤包率、LDPC誤包率等信息進(jìn)行讀取。

4 結(jié)束語

若是人體的生理訊號，如體溫的變化、心跳次數(shù)與呼吸頻率等，同樣都是簡易數(shù)據(jù)的傳送，但畢竟在消費(fèi)性電子領(lǐng)域中，藍(lán)牙的能見度遠(yuǎn)高于ZigBee，這時比的就不是技術(shù)優(yōu)劣，而是在特定應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)成熟度。也因此用藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)送進(jìn)手機(jī)，手機(jī)若有相關(guān)的軟件就能初步了解自已的身體狀況，又或是可以將這些信息用3G訊號回傳至醫(yī)療照護(hù)中心，作進(jìn)一步的分析與監(jiān)測，其結(jié)果同樣也可以送回手機(jī)讓用戶知悉。

參考文獻(xiàn)

[1]楊吉.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件平臺開發(fā)[D].北方工業(yè)大學(xué),2010.