文档介绍：摘要
基于 ZigBee 技术的震后局部环境监测系统的设计
作者简介:陆楠,女, 1984年2月出生,2006年9月师从于成都理工大学郭勇教
授、王绪本教授,于2009年6月获硕士学位。
摘要
我国是地震多发地区,“512 汶川地震”后,与地震相关的预测、救援、环
境监测等工作显得愈发重要。如汶川地震发生后,环境保护部下大力量加强地
震灾区环境监测的力度,并调集其他省市的环境监测力量加入到震区的环境卫
生监测工作中,同时发布了《地震灾区饮用水安全保障应急技术方案》等技术
文件用于指导灾区环境监测、卫生监察等工作,应对地震可能引发的次生环境
灾害,由此可见,震后环境监测是一项关系到灾区人民生命安全的重要工作,
应该给予高度重视。本设计关注对震后局部城区进行环境自动监测,预防瘟疫、
毒气泄漏、水源污染等次生灾害的发生。
ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低成本、结构灵活、易于扩展的自
组织无线网络技术,该技术主要应用于低速率无线网络,尤其适合搭建无线传
感器网络,通过 ZigBee 无线数据传输网络的快速架设,可将各观测点的温度、
湿度、有毒气体浓度、水源质量等多种参数及时汇总上报,最终,在无人值守
的情况下,实现对震后局部城区的实时环境监控。
本文首先对国内外的震后环境监测、无线网络技术的发展现状进行调研,
提出震后环境监测系统的要求是采用一种易布建的低成本无线网络,同时要求
其具有低耗电量的特性,通过比较选择出最适合搭建震后无线传感网络的
ZigBee 技术,ZigBee 技术的主要优点有:省电(两节五号电池支持节点工作长
达 6 个月到 2 年左右的时间)、可靠(采用了碰撞避免机制,避免了发送数据时
的竞争和冲突)、成本低、时延短(通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短)、
网络容量大、安全(ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用
AES-128,同时各个应用可以灵活确定其安全属性)。
在分析了 ZigBee 无线网络的体系结构、特点及其物理层、MAC 层、应用层和
网络层规范的基础上对 ZigBee 局部环境监测系统做出总体设计,该系统主要包括
传感器信号采集和 ZigBee 传输网络两部分,其中信号采集部分可采集温湿度、有
害气体和水源质量等(其中温湿度传感网络可布设在火灾预警点附近,有害气
体传感网络布设在可能的有害气体泄漏点,如化工厂等,水源质量传感网络布
设在灾民集中的多个水源饮用点),最后介绍了 ZigBee 无线网络节点的硬件组成
和软件开发流程,并搭建出震后局部环境监测示范系统。
本设计的创新点是提出了在重大灾害发生后,如何快速布设一种无人值守
I
成都理工大学硕士学位论文
的、经济可靠的局部环境自动监测网络,该系统具有近实时、功耗小、费用低
的优点,能够将人力资源从震后环境监测的工作中解放出来,在未来的地震救
援、重建工作中具有一定的实用价值。
关键词:ZigBee技术震后灾区环境监测
II
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Abstract
The design of partial environmental monitoring
system applied to earthquake disaster based on
ZigBee technology
Introduction of Author: Lu Nan, female, born in Februry of 1984, was granted the
master from ChengDu university of technology whose tutor was professor Guo Yong
and professor Wang Xuben.
ABSTRACT
China is one of the most active earthquake area in the world. After "512 Wen
Chuan" earthquake disaster, the job about earthquake, for example, forecasting,
rescure and circumstance measurement, is ing more and more important.
Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China do an
enormous job to monitor the disa