基于嵌入式無線監(jiān)控空氣質(zhì)量系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)在高科技的進步，人們的生活水平有了很大提高，對環(huán)境的要求也越來越高，環(huán)境問題開始得到社會的重視，尤其是自己所處的環(huán)境空氣質(zhì)量。目前，環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的一個重要方向是開發(fā)適合我國國情、價格低廉的遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)，而環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中極為重要的一部分就是如何獲得環(huán)境中的有用參數(shù)，之后才能進行后面的分析、決策控制工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種監(jiān)測對象的信息，并傳達給控制中心，具

2、有可快速部署、無人值守、功耗低、成本低等優(yōu)點，十分適合于環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
　　 傳感器、嵌入式系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)和無線通信四大技術(shù)孕育了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被廣泛應(yīng)用于軍事，商業(yè)，醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等多方面。本文即采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個基于嵌入式無線監(jiān)控環(huán)境空氣質(zhì)量的系統(tǒng)。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量密集的傳感器節(jié)點構(gòu)成，每個節(jié)點相當于一個小型的嵌入式系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線收發(fā)模塊和電源構(gòu)成。

3、節(jié)點由兩節(jié)五號電池供電，所以各個節(jié)點的能源、計算能力都非常有限，本文對這小型嵌入式系統(tǒng)所需的關(guān)鍵芯片做了正確評估和選擇，采用超低功耗的MSP430和CC24202.4GHz射頻芯片，設(shè)計了一種低功耗的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　 對于WSN來說，傳統(tǒng)的無線路由協(xié)議已不再適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，已有的路由協(xié)議都是基于特定的應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計的，所以根據(jù)本論文的環(huán)境要求，設(shè)計能夠有效節(jié)約能源，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的路由協(xié)議成為了本論文的研究重點。
　

4、　 本文對現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議進行了分析研究，尤其重點分析了LEACH協(xié)議，針對其存在的整體能耗高、網(wǎng)絡(luò)生命周期短等不足，在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上進行了改進，我們把改進后的路由協(xié)議簡稱為LEACH-IMP。在LEACH-IMP中，分別在網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)簇數(shù)的確定、簇頭選擇算法和簇間路由機制方面對LEACH進行了改進。LEACH-IMP充分考慮了節(jié)點剩余能量與其成為簇頭的概率關(guān)系，對閾值T(n)重新加以定義；簇頭節(jié)點與Sink節(jié)點間的