具有巡邏和區(qū)域定位功能的WSN危險氣體監(jiān)測系統(tǒng)的設計.pdf

1、在各類社會公共場合或企業(yè)生產(chǎn)區(qū)間，如果由于操作失誤、設備老化或蓄意人為等原因，導致易燃易爆、有毒有害等危險氣體泄漏，卻不能及時發(fā)現(xiàn)險情，將會給公共安全和生產(chǎn)安全帶來極大的威脅，甚至會產(chǎn)生毀滅性的災難。所以危險氣體的有效監(jiān)測對生產(chǎn)安全和公共安全是十分重要的。傳統(tǒng)的有線氣體監(jiān)測系統(tǒng)缺乏靈活性，過分依賴以電線和電纜為基礎的通信設施，可拓展性不足。即使是最新的無線氣體監(jiān)測系統(tǒng)，也存在成本高、節(jié)點類型單一等缺陷。針對上述原因，設計了一種基于ZIG

2、BEE無線網(wǎng)絡并具備巡邏和區(qū)域定位功能的危險氣體監(jiān)測系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)底層采用ZIGBEE作為通信技術，硬件設備包括協(xié)調器、路由器、錨節(jié)點、固定監(jiān)測節(jié)點和巡邏員手持節(jié)點。固定監(jiān)測節(jié)點被布置在監(jiān)控區(qū)域內不同位置，在協(xié)調器開啟所有監(jiān)測節(jié)點時，每個固定監(jiān)測節(jié)點在申請并保存距離最近的錨節(jié)點ID（用來實現(xiàn)區(qū)域定位）進入監(jiān)測狀態(tài)。巡邏員手持節(jié)點作為獨立可移動的監(jiān)測節(jié)點，它隨巡邏員在巡邏過程中自身監(jiān)測到氣體泄漏時，會發(fā)出聲光報警并向協(xié)調器發(fā)送報警

3、信息。當固定監(jiān)測節(jié)點發(fā)現(xiàn)危險氣體濃度超標時，會同時向協(xié)調器和巡邏員手持節(jié)點發(fā)送險情信息，信息包括險情等級與險情位置。巡邏員在接收到信息后會即刻趕往險情發(fā)生位置進行查證，在巡邏員確定氣體發(fā)生泄漏并且個人不能解決的情況下，可通過節(jié)點上的HELP鍵向其他巡邏員發(fā)送包含發(fā)生險情的區(qū)域位置信息的請求支援命令。協(xié)調器會匯聚所有底層信息并實現(xiàn)格式的轉換。上位機則負責對所有節(jié)點數(shù)據(jù)進行實時的顯示與監(jiān)測。
　　論文設計并實現(xiàn)了上述的危險氣體監(jiān)測系統(tǒng)

4、。首先針對傳統(tǒng)無線氣體監(jiān)測系統(tǒng)的主要不足，從靈活性和可靠性等方面進行了需求分析，并設計了系統(tǒng)的總體架構。其次根據(jù)模塊化設計思想依次設計了TGS813氣體采集處理模塊、電源管理模塊、信息顯示模塊、聲光報警模塊、JTAG模塊和按鍵模塊。依據(jù)各節(jié)點的需求差異合理組合模塊完成對固定監(jiān)測節(jié)點、巡邏員手持節(jié)點等硬件設備的設計，并在硬件設備上使用Z-Stack協(xié)議棧完成了底層ZIGBEE網(wǎng)絡中各個節(jié)點軟件部分的設計。然后設計了基于C/S模式的危險氣體