基于zigbee的昆明城市空气质量监测.doc

基于ZigBee的昆明城市空气质量监测【摘要】在传统的空气质量环境监测中,有线传感器网络存在诸多问题,如布线复杂、传感器位置不灵活、节点延展性差、电缆老化腐蚀、监测位置不灵活等问题。采用ZigBee无线传感器网络技术构建无线传感器网络,用于监测二氧化碳浓度、二氧化硫浓度、一氧化碳浓度。并基于LabWindows/CVI构建了上位机监测界面、实现了传感器网络与上位机的通信。该系统具有传感器布置灵活、低功耗、易于安装维护及扩展,成本较低、实用性较强的特点。【关键词】ZigBee无线传感器网络LabWindows/CVI 目前,我国空气污染防治工作取得一些进展,但与。随着城镇化进程的加速,我国环境空气污染类型正从以一次污染物为主的煤烟型污染,转变为一次污染和二次污染并存的复合型空气污染,从城市的局地污染发展为城市群的区域污染。为改善环境空气质量,需要全面了解环境空气质量状况的现状特征及其污染物的来源。因此,环境空气质量监测是改善环境空气质量的重要手段。传统的空气质量监测方式存在一些缺陷,如不能随时随地对空气质量的数据进行监测,只能将在各个监控站收集到的数据发送到特定的数据处理中心进行分析,而且目前的监控费用居高,数据传输的成本也较高。因此,研究一个实时性强、低成本、低功耗,操作简单的空气质量监测系统就显得非常重要,而无线传感网技术的出现,为解决上述问题提供了一种思路[1]。 1系统总体方案设计在本设计中,城市空气质量监测系统由分布于某一区域中的传感器节点、网络协调器节点组成和监控室内的上位机组成。监测人员通过上位机实时查看监控区域内的环境参数。由于本设计只模拟了某一区域,此区域在各无线传感器节点的通信覆盖范围内,故本系统无线网络中只设一个网络调器节点和数个传感器节点。考虑到ZigBee无线协议的低功耗、时延短、安全可靠等特点,选择星型网络拓扑结构[2]。 2430构建。协调器节点通过串口与LabWindows/CVI构成的上位机通信,接收上位机发送的指令,并将指令传送给传感器节点;传感器节点负责采集所需数据并将数据封装后反馈给协调器节点,并最终传到监控室内的上位机。系统总体方案如图1所示。 2系统硬件设计 2430,2420芯片的架构,在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器。它包含增强型8051MCU、32/64/128K闪存、8KBSRAM.、还包括模数转换(ADC)、定时器(Timer)、32KHz晶振的休眠模式定时器等模块。在此基础上采用MAX3232芯片构建RS-232接口与上位机进行通信。电路如图2所示。 ,2430单元外,还包括传感器单元,以便挂载采集环境参数所需的传感器。下面就分别对各个传感器单元电路进行介绍。 -20R,其具有湿滞小、耐高温、温湿度一体、线性电压信号输出等特点,2430的I/O口连接。其接口电路如图3所示。 -811,MG-811为固体电解质传感器,它的信号输出阻抗非常高,因此不能直接测量其输出信号。设计电路时可以在传感器信号输出后端接一级阻抗变换电路,将传感器输出阻抗降低