具有巡邏和區(qū)域定位功能的WSN危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、在各類(lèi)社會(huì)公共場(chǎng)合或企業(yè)生產(chǎn)區(qū)間，如果由于操作失誤、設(shè)備老化或蓄意人為等原因，導(dǎo)致易燃易爆、有毒有害等危險(xiǎn)氣體泄漏，卻不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，將會(huì)給公共安全和生產(chǎn)安全帶來(lái)極大的威脅，甚至?xí)a(chǎn)生毀滅性的災(zāi)難。所以危險(xiǎn)氣體的有效監(jiān)測(cè)對(duì)生產(chǎn)安全和公共安全是十分重要的。傳統(tǒng)的有線氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏靈活性，過(guò)分依賴以電線和電纜為基礎(chǔ)的通信設(shè)施，可拓展性不足。即使是最新的無(wú)線氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也存在成本高、節(jié)點(diǎn)類(lèi)型單一等缺陷。針對(duì)上述原因，設(shè)計(jì)了一種基于ZIG

2、BEE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并具備巡邏和區(qū)域定位功能的危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)底層采用ZIGBEE作為通信技術(shù)，硬件設(shè)備包括協(xié)調(diào)器、路由器、錨節(jié)點(diǎn)、固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和巡邏員手持節(jié)點(diǎn)。固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)被布置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)不同位置，在協(xié)調(diào)器開(kāi)啟所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在申請(qǐng)并保存距離最近的錨節(jié)點(diǎn)ID（用來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位）進(jìn)入監(jiān)測(cè)狀態(tài)。巡邏員手持節(jié)點(diǎn)作為獨(dú)立可移動(dòng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，它隨巡邏員在巡邏過(guò)程中自身監(jiān)測(cè)到氣體泄漏時(shí)，會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警并向協(xié)調(diào)器發(fā)送報(bào)警

3、信息。當(dāng)固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)氣體濃度超標(biāo)時(shí)，會(huì)同時(shí)向協(xié)調(diào)器和巡邏員手持節(jié)點(diǎn)發(fā)送險(xiǎn)情信息，信息包括險(xiǎn)情等級(jí)與險(xiǎn)情位置。巡邏員在接收到信息后會(huì)即刻趕往險(xiǎn)情發(fā)生位置進(jìn)行查證，在巡邏員確定氣體發(fā)生泄漏并且個(gè)人不能解決的情況下，可通過(guò)節(jié)點(diǎn)上的HELP鍵向其他巡邏員發(fā)送包含發(fā)生險(xiǎn)情的區(qū)域位置信息的請(qǐng)求支援命令。協(xié)調(diào)器會(huì)匯聚所有底層信息并實(shí)現(xiàn)格式的轉(zhuǎn)換。上位機(jī)則負(fù)責(zé)對(duì)所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示與監(jiān)測(cè)。
　　論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了上述的危險(xiǎn)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4、。首先針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要不足，從靈活性和可靠性等方面進(jìn)行了需求分析，并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體架構(gòu)。其次根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想依次設(shè)計(jì)了TGS813氣體采集處理模塊、電源管理模塊、信息顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、JTAG模塊和按鍵模塊。依據(jù)各節(jié)點(diǎn)的需求差異合理組合模塊完成對(duì)固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、巡邏員手持節(jié)點(diǎn)等硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)，并在硬件設(shè)備上使用Z-Stack協(xié)議棧完成了底層ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)軟件部分的設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)了基于C/S模式的危險(xiǎn)氣體