基于FPGA的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、空氣是人類賴以生存的環(huán)境要素，也是人類發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。現(xiàn)代社會(huì)，經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展也給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重負(fù)擔(dān)，其中以城市空氣污染的矛盾尤為突出。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口的生活水平和消費(fèi)水平不斷提高，工業(yè)氣體、生活氣體以及大量的汽車尾氣排放到空氣中，城市的空氣污染變得越來(lái)越嚴(yán)重。目前中國(guó)北方的許多城市已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾現(xiàn)象，這已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的日常生活和身體健康?；诳諝馕廴境霈F(xiàn)了許多空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，然而能夠?yàn)槿藗兤毡槭褂玫南到y(tǒng)

2、卻很少。因此，建立一套完善并且統(tǒng)一的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要意義。
　　由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模、自組織、動(dòng)態(tài)性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，而FPGA具有強(qiáng)大的并行數(shù)據(jù)處理能力。因此，本文在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，結(jié)合FPGA的相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以FPGA作為硬件平臺(tái)，SOPC技術(shù)搭建片上系統(tǒng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。將空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)傳感器搭載在終端節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，

3、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和處理之后，再將處理好的數(shù)據(jù)按照固定的格式通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給上位機(jī)。本論文重點(diǎn)介紹終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容。同時(shí)，本論文還設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)間相關(guān)性的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)睡眠調(diào)度算法，能有效解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命有限、網(wǎng)絡(luò)擁塞等問(wèn)題。
　　基于FPGA空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣、采集的數(shù)據(jù)量大、傳輸速率高以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合FPGA平臺(tái)、SOPC技術(shù)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在很大程度