无线环境监测精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇无线环境监测范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：STM32；空气质量检测；甲醛；WiFi

中图分类号：TP212.9

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8012502

1引言

近些年来，空气污染问题日益严重，室内有害气体污染状况不容乐观，引起室内空气污染的物质多种多样，最普遍的当属甲醛。国内现有气w检测设备研发起步较晚，稳定性不足，通信能力差。因此研发一款具有无线传输功能的气体检测设备是极其重要的。

设计并研发了基于STM32的无线环境监测系统，仪器核心为STM32微处理器，运用甲醛传感器实时采集室内甲醛浓度信号，将数据显示在液晶屏，同时又具有远程监测功能。

2系统总体设计

采用高精度甲醛传感器进行系统前端信号采集，将甲醛浓度物理信号转换为电信号传输给微处理器控制部分进行处理和运算，在液晶显示屏上显示室内甲醛实时浓度数值。另一方面，用户可通过智能手机等无线设备向WIFI模块发送指令，单片机接收指令后再做出相应操作，可实现远程监控。系统总体架构框图如图1所示。

3系统硬件设计

开发的硬件主要包括：微处理器最小系统、电源供电模块、中文液晶显示屏、甲醛采集模块、温湿度采集模块、WIFI模块、蜂鸣报警模块等。硬件架构如图2所示。

本系统采用ST公司出品的STM32F103C8T6微处理器，具有低功耗、最大集成度、结构简单、处理速度快、性价比高等优点。其最小系统的电路原理图如图3所示。

甲醛传感器采用的型号是MS1100-P111VOC，该型号传感器具有灵敏度高、准确度高等优点，是一种进口的半导体式传感器。具体电路图如图4所示。

温湿度传感器采用的型号是DHT11，该传感器电路简单、稳定性好、功耗很小，可以自动休眠，具体电路图如图5所示。

显示屏采用Usart-GPU串口液晶屏，由于价格低

廉，受到广大用户喜爱，无需转编号，支持直接汉字驱动、真彩图形显示。显示屏与STM32微处理器的接口原理图如图6所示。

4系统软件设计

本系统采用模块化和层次化的设计方法，使用C语言进行代码编写。基于软件模块化开发和设计，编写了STM32硬件初始化模块、甲醛传感器采集模块、温湿度传感器采集模块、Usart-GPU串口液晶显示模块、蜂鸣报警模块等的驱动程序。软件流程图如图7所示。

该系统样机软硬件已经设计制作完毕，同时进行了设备的测试，结果显示该系统可以完成甲醛浓度、温湿度采集，液晶显示屏实时显示当前室内空气质量情况。如果甲醛浓度超标，蜂鸣器则发出声音告警信息，提示用户。该系统实物照片如图8所示。

5结语

研制和开发了基于STM32的无线环境监测系统，采用甲醛传感器、温湿度传感器进行信号采集，并将甲醛的浓度值、温湿度值实时显示在液晶显示屏上，可以通过WiFi无线网络技术将监测结果发送到移动设备上，实现了远程监测。如果空气中甲醛超过国家标准安全阈值，系统会立刻进行蜂鸣报警，以实现对室内空气污染物实时监测和预警。测试结果证明，所有功能能够完整地实现，可靠性高，该系统具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]

徐科军.传感器与检测技术[J].北京：电子工业出版社，2011：202～260.

[2]陈启军，余有灵.嵌入式系统及其应用[J].上海：同济大学出版社，2011：20～23.

篇(2)

关键词：无线传感器网络，关键技术，传感器节点

 

1 前言

环境保护越来越受到重视，环境监测是环境保护的基础，其目的是为环境保护提供科学的依据。目前无线传感器网络在环境监测中发挥着越来越重要的作用。与传统的环境监测手段相比，使用无线传感器网络进行环境监测有三个显著优势[1]：一是传感器节点的体积很小且整个网络只需要部署一次，因此部署传感器网络对被检测环境的人为影响很小。二是传感器节点数量大，分布密度高，每个节点可以采集到某个局部环境的详细信息并汇总融合后传到基站，因此传感器网络具有数据采集量大，探测精度高的特点。三是传感器节点本身具有一定得计算能力和存储能力，可以根据物理环境的变化进行较为复杂的检测，传感器节点还具有无线通信能力，可以在节点间进行协同监控。因为传感器网络节点对环境变化、传感器网络自身变化以及网络控制指令做出及时反应，所以无线传感器网络适用于多种环境监测应用中。

2 环境监测应用中无线传感器网络节点的硬件设计

图1节点硬件组成

微处理器采用TI公司的超低功耗的MSP430系列处理器，功能完善、集成度高，而且根据存储容量的多少提供多种引脚兼容。

无线通信采用CC2420ZigBee芯片，CC2420ZigBee芯片通过SPI接口与MSP430相连接。

电源用电池供电，使用AA电池。

传感器节点可以不在节点中包含模数转化器，而是使用数字换能器接口。

3 无线传感器网络用于环境监测中的关键技术

3.1 节点部署

好的无线传感器的节点部署必须同时考虑覆盖和连通两个问题。覆盖要求在感知中的每个地方都能至少被一个节点监视到，而连通要求在网络通信上不被分割。覆盖受节点的敏感度影响，而连通受到节点的通信距离影响。

因监测环境的复杂性和监测环境对于外来设备的敏感性、为了获得周围环境的确切参数和为了延长传感器网络部署的有效时间、增强传感器网络的实用性，所以用于环境监测的传感器节点需要满足体积小、精度高、生命周期长的要求。

选择可替换、高精度的传感器对于环境监测来说至关重要。一般来说，同类的传感器测得数据之间误差应不超过3%，这样通过一定得补偿机制可以将误差控制在1%之内。选择传感器的另一个重要因素是传感器的启动时间。在启动时间内传感器需要一个持续的电流作用，因此需要采用启动时间较短的传感器以节省能量。

3.2 能量管理

目前的传感器节点大多使用两节AA电池供电，这样的电力在3V情况下大约是2200mAh。如果需要持续工作9个月，每个节点平均每天只有8.148mAh的电量。表列出了传感器节点常用操作消耗的能量。实际应用中需要仔细地在本地计算、数据采集和通信之间分配能量

篇(3)

[关键词]环境监测无线传感器网络钨矿

中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110055-01

本文通过对当前的钨矿环境监测系统现状的研究,结合无线传感器网络技术、嵌入式系统技术和网络通信技术,设计和实现了一套适用于钨矿环境的无线传感器网络环境参数监测系统。

一、矿山环境无线传感器网络总体设计

由于有线监测系统其自身的局限性以及生态环境的复杂性,特别是无法对危险环境进行监测,导致在某些场合有线监测系统已导致在某些场合有线监测系统已不能满足人们的需求[1]。针对钨矿复杂的环境,分析了系统的结构体系,设计了一种适用于钨矿环境参数监测的无线传感器网络系统结构。该结构为一个层次型网络结构,底层为部署在监测环境中的终端无线传感器节点,上层依次为无线传感器汇聚节点、传输网络、上位机(监控计算机),最终连接到Internet和公司局域网。系统总体架构如图1所示。

二、无线传感器网络节点硬件设计

(一)节点硬件结构设计

传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供给模块组成[2]。传感模块主要负责监测区域内信息的采集并将各种传感器采集的信号转变为数字信号并传送给处理器模块。处理器模块负责控制整个节点的数据处理操作、路由协议、功耗管理、任务管理和实现网络安全可靠的通信协议[3]。无线通信模块负责与其他节点进行无线通信,交换控制消息和收发数据。能量供给模块负责为节点各个功能模块供电。

(二)各功能模块设计

1.微处理器模块

在选择微处理器时切忌一味追求性能,选择的原则[4]应该是“够用就好”。现在微处理器运行速度越来越快,但性能的提升往往带来功耗的增加。一个复杂的微处理器集成度高、功能强,但片内晶体管多,总漏电流大,即使进入休眠或空闲状态,漏电流也变得不可忽视;而低速的微处理器不仅功耗低,成本也低。另外,应优先选用具有休眠模式的微处理器,因为休眠模式下处理器功耗可以降低3～5个数量级。考虑实际需求,本设计中处理器模块选择ATMEL公司的AVR系列的ATmega128L单片机。ATmega128L[5]是ATMEL公司于2001年推出的采用低功耗COMS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位微控制器,是目前AVR系列中功能最强大的单片机。该单片机具有体积小、功耗低、集成度高、支持睡眠模式、唤醒时间短、运行速度快、成本低和足够的外部接口等特点。

2.无线通信模块

无线通信模块选择Chipcon公司的CC2420芯片。CC2420是Chipcon公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的无线收发器。它基于Chipcon公司的SmartRF03技术,以0.18umCMOS工艺制成,只需极少外部元器件,性能稳定且功耗极低。该无线收发芯片具有集成度高,工作电压低、功耗低和灵敏度高等优点,易于得到厂商提供的协议栈和开发套件。

3.传感器模块

根据项目的应用背景和实际需要,选择传感器对监测区域内的温度、湿度、粉尘、二氧化碳、一氧化碳和氧气等参数进行监测。在节点的硬件设计和研制中,充分考虑了传感器的能耗、精度、采样频率、与微处理器的接口特性等要求。为了提高节点的可扩展性,在节点中提供了可扩展不同传感器的接口。

设计中选用了温湿度传感器、粉尘传感器、二氧化碳传感器、电化学传感器分别对温度、湿度、粉尘、二氧化碳、一氧化碳和氧气等参数进行探测。选用了瑞士盛世瑞恩(Sensirion)公司的数字温湿度传感器SHT10采集环境的温度和湿度。粉尘传感器选用日本神龙公司的粉尘传感器PD4NS。二氧化碳、一氧化碳和氧气的探测分别选用瑞士盟巴玻(Membrapor)公司的生产的电化学传感器6004二氧化碳传感器、O2/I-06氧气传感器、CF-1000一氧化碳传感器。

4.电源供给及管理模块

能量是无线传感器网络最宝贵的资源,它决定着传感器网络的寿命。为了满足降低节点能耗的目标,节省系统电源,传感器模块只有在工作时才启动,因此电源供应及管理模块中研究了采用TI公司TPS 79501传感器模块电源控制器。TPS 79501具有超低噪声、高PSRR、高电平启用等特点,输出为1.2V～5.5V电压可调的低压降稳压器,驱动能力达500mA～7.5A。

三、节点软件系统设计

无线传感器网络节点是个资源受限的嵌入式系统,包括硬件资源受限、带宽有限、能量受限及补给困难的特点,决定了现有的一些嵌入式操作系统(如Linux操作系统)不能很好适用于传感器网络节点。

TinyOS是目前传感器网络的主流操作系统,采用基于组件的体系结构,应用程序的各个功能都是由相应的组件实现的。当事件对应的硬件中断发生时,TinyOS的事件驱动机制能够快速地调用相关的事件处理程序,从而使CPU在事件发生时迅速执行相关任务,在处理完之后进入睡眠状态,从而有效的提高了CPU的使用效率,并且节省了能量。

四、结论

在钨矿环境监测中采用无线传感器网络,利用传感器节点功耗低、工作时间长、成本低、能自组织地通信以及在危险区域和大面积监测中容易布置等特点,能够实现钨矿环境参数低成本连续在线监测,较传统在线监测系统具有更大的优势,对于矿山安全具有重要意义。

基金项目:国家自然科学基金项目(No.50764005)

参考文献:

[1]黄布毅、常亚军、张海霞等,基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计,通信技术,2008,41(9):170～172.

[2]孙利民、李建中,无线传感器网络,北京:清华大学出版社,2005.

[3]姜连祥、汪小燕,无线传感器网络硬件设计综述,单片机与嵌入式系统应用,2006.11.

[4]王殊、胡富平、屈晓旭等,无线传感器网络的理论及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

[5]马潮,高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南(上),北京:北京航空航天大学出版社,2004.

篇(4)

摘要：本文简单简单介绍嵌入式单片微机在网络化温室信息检测中的应用，以农田信息的传输方式为主线，重点介绍了基于ZigBee技术的的无线温室环境测控系统。无线网络技术的发展使得温室信息测控等农田设施发展在嵌入式系统的智能化和网络化方面进一步提高。

关键词：嵌入式单片机；无线智能温室；ZigBee技术

一、绪论

温室智能化控制系统是近年来发展起来的设施节约型农业技术，在充分利用自然资源的基础上，通过计算机综合控制，调节环境中的湿度、温度、光照强度等因子来获得作物生长的最佳条件，从而达到作物增产、调节生长周期、改善品质、提高经济效益的目的。传统的温室环境测控系统由简单的单片机控制，系统运算能力低，难以完成复杂的控制算法。嵌入式单片微机系统不仅增加了温室系统的网络支持、并且其出发能力和系统的稳定性也有很大的提高。同时降低了系统开发的难度、成本和消耗、满足温室计算机控制系统日益复杂化的需要。嵌入式单片微机在农田设施的发展以及网络传输技术的发展使得农田信息得到精准的判断和实施的控制。

二、嵌入式系统单片机的发展

（一）嵌入式系统和单片机的发展。

嵌入式系统和单片机都起源于20世纪70年代，以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性的特点，以及表现出的智能化水平使得微型机被引入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。21世纪初，嵌入式计算机系统进入了单芯化的道路，即嵌入式系统独立发展的单片机的时代。其模式设计是完全按照嵌入式应用要求全新设计，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式等。嵌入式系统经过很长一段时间单片机发展的道路，不仅能够实现最底层的嵌入式系统的应用，网络、通信、多媒体的高端应用也可以通过嵌入式单片机系统实现。

（二）嵌入式单片微机在智能化温室中的发展和应用。

温室智能化控制系统是近年来发展起来的节约型农业技术，通过计算机综合控制，调节环境中的湿度、温度、光照强度等因子来获得作物生长的最佳条件，从而达到作物增产、调节生长周期、改善品质、提高经济效益的目的。嵌入式单片微机系统实现对温室环境的精准控制和检测，是智能化温室环境的核心。承载无线网络模块的单片机的开发为温室智能控制系统提供了网络技术支持，并且其使用成本低，系统稳定可靠等优点确定了其成为未来农田信息系统的发展趋势。

三、网络化智能温室系统的构成

（一）网络智能温室的分类。

智能化温室系统根据信息传输方式可分为有线通信方式和无线通信方式两种。有线通信方式主要有两种形式，CAN总线通信方式和基于掌上电脑的通信方式，这两种形式已被广泛应用于农业机械多传感器集成和农田信息采集；无线通信方式可分类为长距离通信和短距离通信。长距离通信主要借助于移动通讯网络如GSM，GPRS等，用于设备远程监控与农业信息远程采集。短距离通信方式如蓝牙、ZIGBEE、RFID等，两种温室各有其优缺点，应根据具体的设施环境和要求选择和合适的信息传输方式。

（二）网络化智能温室系统的结构。

网络型温室环境采集控制系统由智能模块为核心的采集控制系统和处理系统构成，两者通过局域网交换机连接。处理系统主要完成数据数据接收、显示处理、参数设置、查询与分析功能，采集控制系统主要完成空气湿度、叶面湿度、土壤温度、空气温度、光照强度、营养液液位、CO2浓度、EC值与PH值等温室传感器信息的实时采集、显示、和存储。

（1）采用CAN总线技术的有线智能化温室系统。

控制器局域网(Controller Area Network，简称CAN)总线是目前国外大型农机设备普遍采用的一种标准总线，已被国际标准化组织认证，其控制芯片已经商品化，而且性价比高，因此基于CAN总线技术的控制系统是农业信息传输系统向智能化发展的理想系统。

（2）无线温室环境控制系统。

在一些特殊环境采用有线方式传输数据是很困难的，甚至不可能的，此时采用无线方式能实现农田信息的自动测量和自动传输。ZigBee技术是一种最近发展起来的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，是一种短距离通信传播技术，广泛应用在温室系统中，其工作频带范围在21400---214835 GHz之间，采用IEEE80211514规范要求的直接序列扩频方式，数据速率达250kB／s。此外，短距离传输技术还有RFID技术，RFID即无线射频识别。一个RFID系统都是由3部分组成：阅读器、标签和天线。其原理是标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行相关数据处理。这种技术开始应用于湿度、光照、温度和振动等无线标签式传感器之中。

四、基于ZigBee技术的温室检测系统

ZigBee技术是近年来才兴起的无线网络通信技术。这种崭新无线网络通信技术具备低功耗、低成本、短时延、高容量等特点使ZigBee技术非常适合在无线数据传输、无线传感器网络等方面的应用，为农业设施远程测控系统从示范到实用的研究搭建了一个不可多得的技术平台。

IEEE 802.15．4标准支持多种网络拓扑结构，包括具有层次发散链式结构、主从工作模式的测控系统的结构，根据农业设施测控系统的特点，所设计的具有层次发散链式结构的系统框。

其中工控机完成命令的发送、数据的接收、综合分析处理、显示和报警。协调器处在工控机的第一层，以有线通信的方式与工控机通信，负责将其下位机上传的数据与自身的数据捆绑在一起以一定的格式存储在自身的存储空间，再以约定的方式上传给工控机。处在末梢的传感器只负责采集上传数据。。

上述基于ZigBee技术的系统实现了温室环境检测中的中主要参数(如土壤湿度、温度、空气湿度、土光照强度等)检测与控制系统的内部无线自组网。

五、基于嵌入式单片微机的无线智能温室的发展趋势

ZigBee技术应用在智能化温室测控系统中是嵌入式单片微机应用在农业工程中的一个具体实例。其表现了初期建设周期短、投资小、易于升级、易于重组，尤其是承载ZigBee技术的片上系统的―无线单片机CC2430的应用，使得系统可以灵活便捷地组成适应不同规模、不同情况、不同要求的温室设施测控系统，并且所构建的系统成本次、功耗低、稳定可靠、具有低复杂度。

有线传输和无线传输各有其优势和劣势，不同的无线通信网络技术适用场合、环境各异。实践证明一无线信息传输为技术的农田信息传输方式具有开发周期短，维护方便，成本低。可靠性高等优点，有很好的开发和应用前景，为未来实现温室测控系统中的信息传输的嵌入式、自动化、智能化与网络化奠定了基础。

参考文献:

[1]包长春，石瑞珍，马玉泉.基于ZigBee技术的农业设施测控系统的设计【J】农业工程学报 2007年.

[2]李栋，张林，徐保。无线温室信息监测系统设计【J】微计算机信息（嵌入式与SOC）2009年25卷.

[3]蔡春丽 智能温室环境控制系统研究【J】 重庆工学院学报 2007年.

篇(5)

关键词：传感器；家居环境监测；无线网络

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）16-0087-03

1 概述

无线传感器网络具有自组织特性、非常容易组网部署、易于扩展、通信代价较低、数据传输时延小等优点，已经成为物联网中最为重要的一种网络类型，尤其适合智能家居环境监测，可以很好地管理室内空气质量、温湿度质量、家庭生活电气安全防盗等。本文分析了传感器网络在家居环境监测中的应用背景，对家居环境监测信息进行了总体需求分析，将其分为三个关键功能，分别是家居环境信息采集功能、家居环境信息传输功能和家居环境信息处理功能，并且分析了家居环境信息的总体架构，对其进行了有效处理，具有较好的作用。基于ZigBee技术设计了无线传感器网络监测系统的功能，分析了系统的拓扑结构和服务器部署结构，并且选择了ZigBee无线节点实现了一种功能强大的家居环境监测系统，该系统能够实现强大的数据传输和处理功能，有效支持环境数据存储转发。

2 家居环境监测系统功能分析

2.1 家居环境监测系统总体功能

家居环境监测系统需要完成以下目标：一是基于ZigBee技术进行网络拓扑结构设计，使之能够覆盖整个室内生活环境，实现全方位的环境监测；二是基于ZigBee网络拓扑结构实现无线传感器网络节点的全面部署，包括传感器节点、路由网关节点等，实现无线传感器网络自组织功能，以便及时发现网络存在的故障节点、删除的节点或新增的传感器节点，能够快速连接，并且实现自组织网络功能，自动实现网络的修复和自适应功能，同时优化管理部署节点，全方位覆盖生活环境，延长电池的使用寿命；三是基于ARM Linux操作系统环境下，使用嵌入式QT技术编写显示数据界面，以便家庭用户能够实时地监测生活环境的室内温度、室内氧气、室内一氧化碳、室内二氧化硫、室内湿度、室内甲烷和室内二氧化碳的含量等温度、湿度和浓度，监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，以及监测室内各种生活家电的状态等。同时，实现数据的实时化更新，并且对异常数据进行报警处理。

2.2 家居环境信息采集功能

家居环境信息采集可以使用室内部署的温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器等采集室内的温度、湿度、甲醛等信息，并且能够将这些信息发送传感器携带的存储器中。

2.3 家居环境信息传输功能

家居环境信息采集之后，可以通过ZigBee无线传感器网络将信息发送至汇聚节点，汇聚节点可以将信息通过串口发送至家居环境监测系统的服务器中，实时的保存家居环境的信息。信息传输过程中，需要高效路由和转发，以便尽可能快的将信息发送至服务器。

2.4 家居环境信息处理功能

传感器网络采集到的数据传输到服务器之后，负责处理采集到的视频信息、家用生活电气信息、空气质量信息等传到相关的环境监测装置上，如果传感器服务器发现相关的信息值超过了用户设置的预警值，传感器检测装置可以通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，并且将收集的信息的相关存储到服务器数据库中，以便用户非常方便地查看历史生活环境信息。相关的逻辑业务处理结果可以将数据统计分析和预测的结果发送到相关的界面上，以便于用户查看和分析。

3 传感器在家居环境监测系统中的应用设计

3.1 无线传感器网络架构设计

在室内布置各类终传感器节点，以全方位地覆盖家居环境，采集家居环境中的氧气含量、烟雾含量、二氧化碳含量、二氧化硫含量、一氧化碳含量等各种气体的浓度，同时使用防盗红外线传感器、家电状态传感器、水质监测传感器等检测各种生活设施的使用状态，并且将采集到的数据通过无线传感器网络传输到汇聚节点，各种传感器自组织构建一个室内的综合信息采集和感知网络，以便能够ARM处理采集到的相关信息，并且将处理结果保存到相关的逻辑业务数据库服务器，如图1所示。

3.2 无线传感器选型

美国德州仪器公司是全球领先的半导体企业，该企业主要生产数字信号处理机相关的模拟器，能够提供传感器等硬件信息采集设备。目前，在家居环境监测过程中，常用的传感器无线网络可以采用德州仪器的CC2350芯片，并且使用CC2350EB开发套件，其中芯片相对较为成熟，已经在传感器应用领域取得了良好的效果，如图3所示。

3.3 无线传感器节点设计

ZigBee无线传感器网络主要包括三种节点，分别是传感器终端节点、路由转发节点和一些控制节点，每一种节点都具备不同的功能，以便能够实现无线传感器网络采集数据、传输数据、处理数据和转发数据等功能。终端通信节点可以读取室内各种环境信息，并且将数据封装起来，发送到相关的汇聚节点，同时其可以接收相关的回应指令，以便实现自动化的调节和覆盖网络，终端节点的功能如图4所示。

路由器可以接收传感器数据，将其封装到数据包中发送到关口服务器，实现数据包的路由、转发功能。

协调器节点的功能主要是接收下位机的相关数据，同时能够转发系统发送的指令信息，以便很好地控制传感器的采集数据分布区域和位置，具有非常重要功能。

家居环境监测系统采用Linux操作系统、QT集成工具开发完成。Linux操作系统拥有的核心API能够完成基本的通信需求，但是对于具体的温湿度传感器驱动组件、甲醛传感器驱动组件，需要进行开发。为了能够节约篇幅，本文详细介绍系统实现的关键组件及运行截图，给出了传感器驱动组件实现的关键描述。

3.4 传感器应用实现

温湿度传感器驱动组件主要包括四个关键档，系统开发过程中，命名为头档SHT.h、界面档SHT.nc、配置组件SHTC.nc和模块组件SHTP.nc，结合Linux操作系统提供的MainC.nc和TimerMilliC（）组件共同构成了传感器驱动组件。头档SHT.h头档的主要作用是描述温湿度传感器和控制器之间的信号控制和硬件连接档，可以配置硬件通信描述层的内容。配置组件SHTC.nc可以定义和描述模块组件SHTP.nc中的相关界面、构成组件以及二者之间的关系。模块组件SHTP.nc可以初始化温湿度传感器、测量温湿度、读取传感器数据，其是温湿度传感器组件的核心业务逻辑组成部分。应用层组件可以通过界面档SHT.nc中的相关命令，与温湿度传感器进行交互。界面档SHT.nc定义的函数包括以下三个：读取温湿度传感器数据的命令函数Read（）、读取数据结束完成的事件函数ReadDone（）和计算家居环境的实际温度函数Calculate_RealValue（）。

温湿度传感器可以采用CC2350的第1、2个引脚进行系统实现。为了检测本文家居环境监测系统的准确程度，将其测得的数据与标准的QFA4160温湿度传感器测量的数据进行比较，详细的温度测量数据如表1所示（测量环境为冬季，选取五周的温度值平均值大概为23℃左右）。

由表1可知，高精度的QFA4160传感器测得的温度值相比，本文采用CC2350传感器测量得到的温度值更加符合冬季室温的范围，具有较好的作用。

甲醛传感器驱动组件主要包括三个关键档，系统开发过程中，命名为界面档Formalin.nc、配置组件FormalinC.nc和模块组件FormalinP.nc，结合Linux操作系统提供的PlatformSerialC.nc组件共同构成了甲醛传感器驱动组件。系统提供的PlatformSerialC.nc组件能够提供三种类型的界面，分别是UartStream.nc界面、CC2350UartControl.nc界面和UartStdControl.nc界面，上述三个界面可以完成设置串口通信串列传输速率、控制串口开关等功能，有效实现传感器和控制器的通信工作。配置组件FormalinC.nc可以详细地定义模块组件FormalinP.nc组件和界面之间的关系。模块组件FormalinP.nc组件可以初始化传感器、测量甲醛数据和读取数据的逻辑业务，是非常重要的组成部分。界面档Formalin.nc可以甲醛传感器功能，以便能够为应用层提供逻辑业务回应功能，该界面包含的关键函数分别是初始化甲醛传感器命令函数Init（）、读取甲醛传感器测量值的函数Read（）、读取数据完成之后的事件函数ReadDone（）和计算甲醛浓度实际值的函数Calculate_RealValue（）。

为了能够验证本文甲醛传感器的准确度，与高精度甲醛传感器ME3M-CH2O检测的数据进行比较，具体选择5周的加强浓度测量数据进行比较，如表2所示。

实验结果证明，本文甲醛传感器可以很好检测室内甲醛浓度，以便及时进行报警，确保甲醛含量处于一个正常的范围，确保人的生命健康安全。如果甲醛浓度过高，可以及时报警，提醒用户开窗通风。

4 结束语

随着传感器、无线通信等技术的快速发展，物联网已经在智能家居管理中得到了广泛的普及和使用，能够提高家用电器智能控制、安防控制的信息化水平，具有重要的作用和意义。

参考文献：

[1] 戴建，史志才，吴飞，等.基于GSM与ZigBee的环境监测与采集系统[J].自动化与仪表， 2015（9）：38-42.

[2] 高磊，屈媛，张建国，等.基于Arduino的智能家居环境监测系统设计[J].数字技术与应用， 2015（6）：154-154.

[3] 王素青，郝文婷.基于多机通信的家居环境监测系统设计[J].工业控制计算机， 2014（12）：71-72.

篇(6)

[关键字]环境监测　GPRS技术　软硬件实现　检测运行

[中图分类号]　X8

[文献码]　B

[文章编号]　1000-405X（2012）-10-58-1

工业发展下的环境污染问题随着经济的进步而越来越严重，现在世界各国都在加强环境的监测与污染治理，期望从各个环境实现对污染度的控制，调整自然环境平衡，减少污染，提升城市环境的质量。城市环境的监测系统涉及众多污染排放点，并且需要实时进行观察统计，随着城市发展水平的提升，监测需求与难度也越来越大，传统的有线数据传输技术已经不能满足现在的城市监测现状，因此，必须开发新的系统实现对城市环境的全面、实时监测。GPRS技术作为一种成熟的无线通信技术在无线监测管理系统中拥有着广阔的应用前景，它在应用上的各种优点能够更好更全面的满足城市环境监测需求，本文针对GPRS支持下的城市环境监测系统进行研究。

1　GPRS系统优势

作为一种成熟的无线通讯技术，GPRS能为城市环境监测提供透明的数据传输，直接使用网络传输接口通道；相对来说，GPRS技术能确保数据传输的及时性，不仅速度快，低于从前的监测效率，在稳度、准确度与精度上也更胜一筹，同时，网络优势带来的实时在线也是监测得以顺利实施的重要保障；在所需要耗费人力、物力及经费使用上，GPRS技术支持下的监测系统从长远方向来看，也更为低廉，可以说，GPRS技术是城市环境监测系统的不二选择。

2　如何实现GPRS技术对城市环境监测系统的支持

2.1　系统结构与功能

城市环境监测系统一共有三部分组成，现场机系统、传输系统以及上位机系统三部分。这三个部分互相独立但是又联系密切，他们地位平等，对城市各个地方的环境监测反馈通过四通八达的网络技术实现信息的交汇。现场机系统主要是执行数据采集工作，所有监测分析仪输出的资料应能够换算为标态下污染物浓度，仪器均应具有良好的抗干扰能力，系统质量过硬，故障率低，且系统兼容性要满足现在及未来一定时期内环保监测系统的使用需求，并有利于全市的系统整合及管理平台的建立。传输系统是所有信息得以被进行整合的关键通道，因此在网络通道设置上，要确保其畅通性与优质性。比如监控中心需要定时向现场机系统指令，检查其仪器参数及反馈信息，就需要良好的传输通道作为保障。上位机系统是环境监测系统的最主要组成部分，也是环境监测功能得以发挥的核心，它包括对所有数据的汇总、整理。命令以及对各种反馈信息的分析处理等。上机位功能实现的关键在于系统应用软件的编写，根据其职责，可以分为数据通信与数据库管理两个部分。总之，环境监测系统必须符合《环境空气质量监测规范（试行）》（国家环保总局公告　2007年第4号）和《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T　193-2005）的要求，在实际运作中满足环境监测需求。系统构成见图1。

2.2　硬件实现

从监测需求和监测环境出发，所有监测硬件都至少要具备以下要求：①工作电源：AC220V（10％），50HZ；②工作环境温度：0℃－40℃；③工作环境湿度：0％RH－80%RH；④工作方式：连续自动，在单机技术性能指标上，即使出现大范围供电障碍，各监测仪器设备也要具备停电来电自恢复功能，确保监测的及时性与连贯性。环境监测的现场机系统能满足自动连续进行正常、稳定环境空气监测要求；具有各项资料自动传输，远程自动和手动控制、诊断、现场手动控制及故障显示等基本功能，在有效污染信息的捕获率上应达到90%以上，并且能够结合对监测数据准确性产生影响的多个要素实现对仪器多参数的远程自动控制校准，具有校准性能检验功能。传输系统的所有系统通讯协议、接口、数据采集、存储、传输必须符合《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ/T　212-2005），具有点对点、无线（GPRS或CDMA）或有线（ADSL或光纤）等数据传输功能。

2.3　软件设计

软件的编程设计主要集中于上机位系统，主要是协调各监测任务，命令，实施调度，因此可以从用模块化的软件设计方法，例如uC／OS-II嵌入式操作系统，在把握各任务之间关系与重要性的基础之上进行调度，一方面实现了采集与传输之间的串口通信，一方面实现了与数据中心的实时通信，完全可以满足协调、传输与数据库功能。软件平台在运行过程中，要加强各模块监控，及时发现、处理各类问题故障。例如以VC++为基础进行开发，其采用Socket方式实现，能够为系统提供更强大的数据管理与处理功能，方便使用。在系统平成后，要进行测试实验，确保软件系统的合理、规范、高校运行。

2.4　系统运行实现

在硬件链接平台及软件平台都投入使用的情况下，对系统的工作状况进行全面监测。首先是硬件部分，硬件装置连接完成后，要对各仪器进行运行检测，确保其功能的实现，尤其是户外装置，要做好检测、保护与维修。其实是软件平台的运行检测，要确保运行无漏洞，根据监测需求及时对内在任务模块进行调整，在各方测试成功之后，再接入GPRS模块进行测试。最后是整个系统运行的检测与实现，要从数据采集、传输、分析整合、命令和反馈等方面综合进行调整、评估，确保环境监测平台的高效与完整，能够切实的投入使用。

3　小结

总之，GPRS技术支持下的城市环境监测系统，设计时既要考虑到城市现行的环境监测现状，也要考虑到城市未来发展所带来的需求提升空间，尽量以现有平台为基础，进行设计，对于运行中的问题及时调整、改进，实现环境监测系统的长久、高效运行。

参考文献

[1]秦宇飞，白焰，张菊军，李晓忠，钟艳辉.垃圾焚烧发电厂环境监测系统的设计与实现[J].热力发电，2010（10）

[2]王磊，许小琳.GPRS无线数据传输中服务器端软件的设计和实现[J]．测控技术，2007，26（11）：55-6

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【关键词】传感器技术 无线通信 网络系统

当前无线传感器网络的应用现状，提出了体积小、成本低、低功耗、工作持续时间长的信息采集无线传感器网络节点的必要性。该系统利用无线收发设备传输数据，无需专门架线，系统结构简单，节省了人力物力，通过监控中心可实现对农田温湿度的监控等功能，实现真正意义上的无人值守，与普通无线技术相比，还具有低功耗、低成本和网络容量大等特点，为实现大规模检测系统的信息化、自动化、提高工作效率具有很高的实际应用价值。

1 无线传感器网络技术的应用与发展

（1）无线传感器网络是一种融合短程无线通讯技术、微电子传感器、嵌入式系统的新技术，随着互联网、移动互联网以及物联网的迅速崛起，各行业推进信息化建设、构筑营销新体系既是行业发展的需要，同时也是提高企业未来竞争力、抢占未来新市场的制高点。近年来，我国机电行业发展迅猛，传统线下市场稳步提升的同时，线上市场的份额也正在逐步扩展之中。

（2）与传统线下市场机电行业依托广告投放、口碑相传的营销模式相比，可快速准确的向受众传达推广信息，而且营销推广成本低，更重要的是推动了机电企业信息化建设和完善的无线网络销售体系的构建，而这则正是机电企业在未来面临全球经济一体化新的竞争形势所需要的。

（3）在实际的环境监控系统中，有了无线传感器网络与M2M平台相结合的环境监测系统与传统的人工监测相比提高了监测的时效性和准确性。以往的环境监测只是在一个很大的区域内安装一到两个环境监测站，环境监测站虽然采用的仪器精密且采集的数据准确，但是监测站所反映的不过是一个点的数据，不能反映一个区域相关数据的地理层次和相关变化方向；而如果环境监测站是单点工作，如果出现设备异常将不能实际反映这一地区的相关数据。

2 无线网络监测应用前景

（1）光纤无线电技术光载无线通信技术是应高速大容量无线通信需求，新兴发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的无线接入技术。光载射频拉远系统是技术和成本驱动的产物，是光网络和无线网络初步结合的一种体现。它能大大减少运营商对于站址资源的要求，减低投资，同时能够有效改善覆盖效果。

（2）新一代工业无线通讯网络系统的使用，可以构成无线系统，集合数据采集、工业控制、远程监控、管理于一体，而作为计算机、网络、设备、传感器、人类等的生态系统，电信、信息技术工业控制能够使业务流程自动化，集成公司资讯科技 (IT)系统和非IT设备的实时状态，并创造增值服务。这一平台可在安全监测、自动抄表、机械服务和维修业务、自动售货机、公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、电动机械、城市信息化等环境中运行并提供广泛的应用和解决方案。

（3）从当前无线网络的发展来看，可以分为刚性需求和可选需求。比如公安执法、巡逻、地铁站临时排爆点监控等不具备布线条件的监控产所，不采取无线监控则无法达到目的。这些是无线网络的刚性需求。而在学校的的远程看护、小区的安保。为了节省布线及维护成本而选择无线网络视频监控则是其可选需求。

3 无线检测网络系统的实现

（1）保证各种无线电业务的顺畅运行，离不开良好的空中电磁环境，而破坏电磁环境的一个主要手段就是设立“假冒基站”。探索建立台站管理新模式。深入推动台站属地化管理，凡国家政策允许的台站，强化监督，对频率台站行政审批事项办理情况适时进行检查，进一步完善台站审批技术审查、电台执照年审、频率台站审批备案等台站管理重点环节工作，努力实现由重事前审批向重事中事后监管转变。加强4G新设基站设台管理，确保各4G网络安全有序运行。规范业余无线电台站管理，组织开展业余电台清理登记，加强工作衔接，抓好操作能力考试和换证工作，探索通过多种方式发挥业余无线电爱好者的积极作用

（2）以居家安全监控为例，在摄影机撷取画面后，消费者可以透过3G或是4G电信技术，实时地清楚看到住家的各处影像画面。又或者，就大楼自动化而言，各类系统透过传感器获得信息后，可以利用ZigBee或是Wi-Fi将数据传回后台或是服务器，进行数据汇整分析以取得有意义的信息，进行全面性的大楼动态管理，像是每日的用电情况，对管理者就是相当重要且基本的信息。

（3）本系统分为测试终端和服务器端，服务器端只需要一台性能良好的个人计算机，而测试终端主要由以下几个模块构成：射频前端模块模块、功率测量与存储模块、GPS接收器、太阳能供电模块、处理器模块及GPRS无线通信模块。各个模块主要是通过STM32微处理器的GPIO口连接与通信。处理器需要对射频前端的调谐器和解调器进行调谐频道和解调参数设置，并对RS误包率、LDPC误包率等信息进行读取。

4 结束语

若是人体的生理讯号，如体温的变化、心跳次数与呼吸频率等，同样都是简易数据的传送，但毕竟在消费性电子领域中，蓝牙的能见度远高于ZigBee，这时比的就不是技术优劣，而是在特定应用领域的技术成熟度。也因此用蓝牙进行数据传输，将数据送进手机，手机若有相关的软件就能初步了解自已的身体状况，又或是可以将这些信息用3G讯号回传至医疗照护中心，作进一步的分析与监测，其结果同样也可以送回手机让用户知悉。

参考文献

[1]杨吉.无线传感器网络监控软件平台开发[D].北方工业大学,2010.