空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)

大氣污染物經(jīng)工廠直接排放或間接排放到大氣中，嚴(yán)重地危害到人們的身體健康。課題組設(shè)計(jì)了基于ZigBee技術(shù)的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)，監(jiān)測人員只需在監(jiān)測區(qū)域放置空氣質(zhì)量檢測儀，即可時(shí)時(shí)獲取區(qū)域內(nèi)各種污染氣體濃度及對應(yīng)指標(biāo)，為及時(shí)處理大氣污染突發(fā)時(shí)間提供有力的技術(shù)保證。

1系統(tǒng)工作原理

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本文設(shè)計(jì)的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全天候、自動(dòng)化、主動(dòng)獲取空氣質(zhì)量信息。本文的空氣質(zhì)量檢測儀原理框圖如圖1所示，采用上下位機(jī)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，下位機(jī)由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊（CC253X芯片）、數(shù)據(jù)傳送模塊等部分構(gòu)成；上位機(jī)由測控計(jì)算機(jī)、通訊模塊構(gòu)成。由微處理器通過傳感器模塊采集空氣質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)并通過zigbee模塊傳輸至測控計(jì)算機(jī)，測控計(jì)算機(jī)完成對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的處理分析，為管理人員提供做出判斷或決策的依據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)對特定區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測。

1.2ZigBee技術(shù)簡介

ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多傳感器以自組織方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò),它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和ZigBee技術(shù),可廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)測、安全系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測和軍事等領(lǐng)域。ZigBee技術(shù)是一種低速率、低功耗、低復(fù)雜度、低成本的雙向無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

本文無線收發(fā)模塊采用芯片CC2530。CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。以較低的總的材料成本建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了LX的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KBRAM和其它強(qiáng)大的功能。充分考慮到應(yīng)用環(huán)境，結(jié)合CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。如圖2所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1CC2530芯片的軟件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中CC2530單片機(jī)程序的編寫環(huán)境為IAREW8051V8.1集成開發(fā)環(huán)境，使用C語言編寫，使程序移植和調(diào)用方便、靈活，能ZDCD的提高系統(tǒng)程序的可靠性和穩(wěn)定性。由主程序，AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通訊三個(gè)模塊組成。數(shù)據(jù)的.采集要求每秒采用一次，采用定時(shí)中斷的方式執(zhí)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后通過串行數(shù)據(jù)通信發(fā)送給ZigBee芯片。

3.2應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)上位機(jī)部分是采用Microsoft公司的VC++6.0進(jìn)行開發(fā)，以Zigbee通信方式實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)（溫度、濕度、PM2.5、PM10等參數(shù)）的存儲(chǔ)與和讀取。根據(jù)實(shí)際需求，應(yīng)用程序份為用戶界面和數(shù)據(jù)管理兩部分。管理人員可以通過用戶界面實(shí)時(shí)、直觀的了解檢測區(qū)域內(nèi)相關(guān)信息，可對檢測區(qū)域的空氣質(zhì)量安全的進(jìn)行評估與決策，數(shù)據(jù)管理部分將所有數(shù)據(jù)以及分析狀況進(jìn)行儲(chǔ)存，方便用戶隨時(shí)查詢。檢測系統(tǒng)軟件界面如圖3所示。

4結(jié)論

本文中所設(shè)計(jì)的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對空氣質(zhì)量各類指標(biāo)的動(dòng)態(tài)檢測、測試分析、數(shù)據(jù)保存等功能，滿足在多樣化的環(huán)境下獲取大量像是、可靠的信息。該系統(tǒng)具備操作方便、易于控制、穩(wěn)定運(yùn)行且實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)?？蓮V泛適用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。