基于ZigBee的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、實(shí)驗(yàn)室作為高等院校進(jìn)行教學(xué)和科研的重要場(chǎng)所，存放著種類眾多的精密科研儀器，也有一些易燃、易爆、劇毒等危險(xiǎn)物品，加之使用頻繁，人員集中且流動(dòng)性大，常有突發(fā)性事故發(fā)生，在嚴(yán)重威脅到師生人身安全的同時(shí)，還會(huì)給學(xué)校帶來(lái)巨大財(cái)產(chǎn)損失。因此如何以較低的投入，保證科研儀器運(yùn)行環(huán)境的安全可靠，確保危險(xiǎn)物品的存放安全，盡可能消除對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全的隱患，已成為社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題。
　　在此背景下，針對(duì)高等院校實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)需求，本文通過(guò)對(duì)ZigBee技術(shù)

2、、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、ZigBee抗干擾技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)了基于ZigBee的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。另外對(duì)相關(guān)干擾技術(shù)進(jìn)行研究，使得系統(tǒng)能夠抵御WiFi干擾，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫濕度及紅外數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理，最終達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的。
　　本文取得的具體成果有以下幾方面：
　?。?）結(jié)合高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求，本文設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)：利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)協(xié)調(diào)器的USB串口與PC端相

3、連接，PC端的上位機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)包的分析處理，將相關(guān)信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，最后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和展示。在節(jié)點(diǎn)硬件選型方面，對(duì)目前市場(chǎng)上存在的多種型號(hào)芯片進(jìn)行了分析對(duì)比，結(jié)合成本的考慮，本系統(tǒng)決定采用TI公司的CC2530芯片，成都無(wú)線龍公司的SMBD-14底板、GDH的高精溫濕度傳感器和HC-SR501人體紅外探測(cè)傳感器。
　?。?）通過(guò)分析目前存在的干擾檢測(cè)技術(shù)和干擾規(guī)避技術(shù)，發(fā)現(xiàn)大部分檢測(cè)方法僅通過(guò)接收信號(hào)

4、強(qiáng)度指示或誤包率來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)是否正在遭受WiFi干擾，而這種判斷并不準(zhǔn)確。因此本文提出了一種基于鏈路質(zhì)量和PER的干擾檢測(cè)改進(jìn)方法，該方法通過(guò)對(duì)普通節(jié)點(diǎn)和重要節(jié)點(diǎn)誤包率、出現(xiàn)誤包率節(jié)點(diǎn)所占的比重、鏈路質(zhì)量以及接收信號(hào)強(qiáng)度指示的綜合判斷，最終決定是否存在WiFi干擾。在干擾規(guī)避方法中，發(fā)部分算法即耗時(shí)又耗資源。因此本文改進(jìn)了信道選擇方式，采取前后掃描的方式，直到發(fā)現(xiàn)合適的信道，提高了規(guī)避速度。
　　（3）利用C及C＃開發(fā)語(yǔ)言，在IAR

5、 Embedded Workbench8.10開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，包括：初始化網(wǎng)絡(luò)、建立網(wǎng)絡(luò)路由、溫濕度和人體紅外采集、節(jié)點(diǎn)暫時(shí)脫離網(wǎng)絡(luò)處理、探測(cè)故障節(jié)點(diǎn)；在Visual Studio2010開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和網(wǎng)站的開發(fā)；在SQL Server2008 R2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。最終完成了基于ZigBee的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境信息的采集、傳輸、分析處理、存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)展示，對(duì)用戶信