無線傳感器網(wǎng)絡(luò)氣體監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)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(chǎn)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(jù)監(jiān)測結(jié)果及時啟動控制預(yù)案,可顯著降低自燃事件造成的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。
　　 本課題以”煤炭能源領(lǐng)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(jù)遠程監(jiān)測的應(yīng)用特性,把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)應(yīng)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(wǎng)絡(luò)有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。
　　

2、 本方案以無線產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)(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(dǎo)體傳感器TGS2442,依據(jù)在加熱條件下MOX和CO發(fā)生氧化還原反應(yīng)時電導(dǎo)率隨氣體濃度變化的氣體檢測原理,感知現(xiàn)場CO濃度;由數(shù)據(jù)采集模塊對傳感器采集的CO信號進行放大和二階濾波預(yù)處理,并由數(shù)據(jù)處理模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)

3、換和數(shù)字濾波處理;處理后的CO濃度數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點。此后,匯聚節(jié)點的GPRS模塊以公網(wǎng)CMNET方式接入移動網(wǎng)絡(luò),將匯聚來的氣體參數(shù)遠程傳輸?shù)揭苿泳W(wǎng)絡(luò)上;遠程監(jiān)控中心以動態(tài)IP地址的Internet方式接入移動網(wǎng)絡(luò)與移動網(wǎng)關(guān)建立連接,完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jié)合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計,應(yīng)用于氣體的遠程監(jiān)測及其類似領(lǐng)域,具有創(chuàng)新性;另外,提出的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)氣體監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計方案,由大規(guī)模氣體傳感器組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用蜂窩式網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu),較其他網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(xiàn)成的移動通信技術(shù)和Internet技術(shù)條件,高效實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸,以上網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路與方案,是本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要