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.pdf

1、空氣中的粉塵濃度是衡量空氣質(zhì)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

2、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 ZigBee通信技術。ZigBee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ZigBee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

3、計的無線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由監(jiān)測節(jié)點、ZigBee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(zhuǎn)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

4、，將溫度和濕度的物理量轉(zhuǎn)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