無線傳感器網絡氣體監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、干旱地區(qū)的煤田自燃危害嚴重:損失寶貴煤炭資源的同時,還產生大量有害氣體。對煤田自燃易發(fā)區(qū)域進行有效的實時空氣監(jiān)測,再根據監(jiān)測結果及時啟動控制預案,可顯著降低自燃事件造成的經濟損失和環(huán)境污染。
　　 本課題以”煤炭能源領域的環(huán)境保護”合作項目為背景,通過實驗室對煤田自燃時的環(huán)境模擬,根據遠程監(jiān)測的應用特性,把無線傳感器網絡(WSN)技術應用到煤田自燃區(qū)空氣環(huán)境監(jiān)測中,提出一種無線傳感器網絡有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。
　　

2、 本方案以無線產品軟件開發(fā)板S14432-DK-470M為開發(fā)平臺,研制出一種無線傳感器網絡(WSN)一氧化碳(CO)傳感器監(jiān)測節(jié)點。該裝置以超低功耗片上系統(tǒng)型微處理器C8051F930為控制器,采用CO金屬氧化物(MOX)半導體傳感器TGS2442,依據在加熱條件下MOX和CO發(fā)生氧化還原反應時電導率隨氣體濃度變化的氣體檢測原理,感知現場CO濃度;由數據采集模塊對傳感器采集的CO信號進行放大和二階濾波預處理,并由數據處理模塊進行模數轉

3、換和數字濾波處理;處理后的CO濃度數據通過支持IEEE802.15.4協(xié)議的高性能無線射頻芯片Si4432發(fā)射到無線傳感器網絡的匯聚節(jié)點。此后,匯聚節(jié)點的GPRS模塊以公網CMNET方式接入移動網絡,將匯聚來的氣體參數遠程傳輸到移動網絡上;遠程監(jiān)控中心以動態(tài)IP地址的Internet方式接入移動網絡與移動網關建立連接,完成對監(jiān)測數據的收集。
　　 這其中,將低功耗混合信號片上系統(tǒng)型單片機C8051F930和高穿透性低功耗多頻段的

4、EZRadioPRO系列無線收發(fā)芯片Si4432相結合的無線傳感器網絡節(jié)點設計,應用于氣體的遠程監(jiān)測及其類似領域,具有創(chuàng)新性;另外,提出的無線傳感器網絡氣體監(jiān)測系統(tǒng)組網設計方案,由大規(guī)模氣體傳感器組成的無線傳感器網絡采用蜂窩式網狀拓撲結構,較其他網絡拓撲結構覆蓋面積更廣、可靠性和穩(wěn)定性更高、自組織自愈能力更強;同時利用現成的移動通信技術和Internet技術條件,高效實現遠程數據傳輸,以上網絡體系結構的設計思路與方案,是本系統(tǒng)結構的主要