文档介绍：摘要
本文针对当前环境监测中面临的监测点分散、布线困难和实时性差等特点,研制了一种基于无线传感器网络(Wireless works ,WSN)的化工区空气环境远程实时监测系统。该系统的主要功能是:分布在化工厂区域的传感器节点采集空气环境参数,通过基站传输数据到中央控制室的数据中心进行实时处理与分析, 实现对空气质量全天候的实时监测,并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的区域的空气环境状况实时报警,为空气环境污染的防治提供决策支持。
本项目对系统的传感器节点设计、网关节点设计、节点监测软件、上位机监控软件等方面进行了详细的设计。在系统结构上采用传感器节点、基站节点、数据处理监控中心的三层结构; 传感器节点的系统设计技术是组建无线传感器网络的关键技术之一,本文首先研究了无线传感器网络节点的系统设计与实现方法,分别阐述了传感器板和基站节点板的硬件设计,2420芯片数据采集电路、通信电路设计和监控软件结构等构成,最后给出了I/O扩展接口的设计;基站与上位机的通信采用GPRS无线收发模块,有效地解决了数据传输距离的限制;设计了一种太阳能自供电的ZigBee无线传感器监测节点, 可以为系统无限制的提供能量;, 有效的提高传输的稳定性及可靠性。上位机采用工业组态软件KINGVIEW对化工区现场的环境信息进行显示和管理,不仅降低了系统设计的复杂性,提高了系统工作的实时性和可靠性,又实现了界面的友好。
此系统的设计成功,不但有效地克服了传统环境监测系统的低可靠性问题, 而且增加了新的监测功能,很好地解决了化工区环境实时监测的问题,在条件恶劣和无人坚守的环境监测和事件跟踪中显示了很大的应用价值。
关键词:环境监测无线传感器网络低功耗 GPRS 组态软件
不要删除行尾的分节符,此行不会被打印
目录
摘要 I
第一章绪论 5
项目研发及背景意义 5
化工区环境监测系统的发展前景 6
无线传感器网络监测系统的功能及特点 7
本章小结 8
第二章化工区环境监测系统的设计 9
化工区环境监测系统构架 9
传感器节点 10
网关节点 10
上位机监控中心 11
本章小结 12
第三章化工区环境监测系统的硬件设计 13
传感器节点设计 13
传感器节点的系统构架 13
数据采集模块设计 15
数据处理模块设计 19
zigbee无线数据传输模块设计 22
电源模块设计 26
网关节点设计 27
网关节点的系统构架 27
28
微处理器模块的设计 28
GPRS模块设计 28
电源模块设计 35
本章小结 38
第四章化工区环境监测系统的软件设计 39
无线传感器网络系统的软件设计 39
软件开发环境介绍 39
软件设计功能分析 39
网关的软件设计 39
终端设备节点的软件设计 42
路由器节点的软件设计 43
终端节点低功耗软件设计 44
上位机监控软件设计 45
监控软件开发环境介绍 45
45
上位机监控软件设计 47
本章小结 52
第五章工作总结 53
参考文献 54
致谢 55
附录1 目前化工区在线环境监测系统 56
附录2 传感器节点总体硬件设计图 57
2420芯片48引脚及其功能介绍 58
附录4 AT指令集指令简编 61
附录5 采用MC35i模块的GPRS 67
附录6 太阳能电池电路 68
第一章绪论
项目研发及背景意义
化工生产的出现是社会发展、科技进步、人类文明提高到一定程度的标志,是现代化生产的重要领域,也是当今工业发达的重要体现。随着我国经济的快速增长,化学工业也在飞速发展,随之而来的是化工事故发生的频率不断增大,造成了大量的人员伤亡和严重的经济损失,甚至造成不良的政治影响。化工产业一方面给我们的社会经济和人民生活水平起到了巨大的提高和促进作用,另一方面也给人民群众的生命财产安全构成了极大的威胁。
在我国,安全生产,突发事件,环境处理等问题形式日益严峻。我国是一个化工业发展大国,由于工作设备相对落后,管理水平水平欠缺,环境监测系统未完善等原因,引起的化工事故频繁发生,造成重大的经济损失和人员伤亡,环境问题也日益恶化。2005年11月13日,中石油吉林石化分公司双苯厂苯***二车