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(shè)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(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?xí)a(chǎn)生毀滅性的災(zāi)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(chǔ)的通信設(shè)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(diǎn)類型單一等缺陷。針對上述原因，設(shè)計了一種基于ZIG

2、BEE無線網(wǎng)絡(luò)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(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)測節(jié)點(diǎn)和巡邏員手持節(jié)點(diǎn)。固定監(jiān)測節(jié)點(diǎn)被布置在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)不同位置，在協(xié)調(diào)器開啟所有監(jiān)測節(jié)點(diǎn)時，每個固定監(jiān)測節(jié)點(diǎn)在申請并保存距離最近的錨節(jié)點(diǎn)ID（用來實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位）進(jìn)入監(jiān)測狀態(tài)。巡邏員手持節(jié)點(diǎn)作為獨(dú)立可移動的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，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(diào)器發(fā)送報警

3、信息。當(dāng)固定監(jiān)測節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)危險氣體濃度超標(biāo)時，會同時向協(xié)調(diào)器和巡邏員手持節(jié)點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)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(diào)器會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)對所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的顯示與監(jiān)測。
　　論文設(shè)計并實(shí)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(jìn)行了需求分析，并設(shè)計了系統(tǒng)的總體架構(gòu)。其次根據(jù)模塊化設(shè)計思想依次設(shè)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(diǎn)的需求差異合理組合模塊完成對固定監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、巡邏員手持節(jié)點(diǎn)等硬件設(shè)備的設(shè)計，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)中各個節(jié)點(diǎn)軟件部分的設(shè)計。然后設(shè)計了基于C/S模式的危險氣體