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室内有害气体在线监控系统的设计与实现

作　者: 陆海波
导　师: 张辉宜
学　校: 安徽工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感网络 ZigBee 在线监控 有害气体检测 SNMP
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来，伴随着人们环境保护意识的不断提高，越来越多的人们开始关注室内空气的质量问题。来自中国室内装饰协会的数据表明，每年全国由于室内空气污染和室内有毒有害气体引起的死亡人数已经达到10多万人，面对这样残酷的事实，怎样更有效的对室内有害气体进行检测以及处理，也就成为了一个当前亟待解决的问题。目前主要的有害气体检测设备分为便携式有害气体检测仪和固定式有害气体检测仪，分别在移动性和连续性检测方面有一定的优势，但是在有害气体监控领域，对于人们日益需求的联网监控、实时数据检测和处理等方面并没有一个相对完善的解决方案。室内有害气体在线监控系统就是要解决这些问题，它由气体传感器元件、放大电路、A/D转换电路以及ZigBee无线收发芯片构成的无线检测终端，对室内有害气体含量进行检测、数据分析、数据压缩、打包后，经ZigBee收发模块，发送到中心监测计算机进行分析，对有害气体浓度以曲线和数据方式显示、超限报警，并对相关历史数据进行存储管理。本文通过采用802.15.4/ZigBee的无线传感网络技术及嵌入式技术，提出了一种基于无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）的室内有害气体在线监控解决方案。为了实现无线传感器网络的管理，采用无线传感网络与传统网络管理（SimpleNetwork Management Protocol，SNMP）相结合的方法，将无线传感器网络抽象为一个虚拟设备作为SNMP的被管理节点，在现有的MIB（Management InformationBase）基础上面向无线传感器网络进行相应的扩展，使无线传感器网络较好的集成到传统的信息网络中。由于有害气体传感器的研制并不在本课题研究范围之内，本文以温湿度传感器模拟有害气体传感器，在ARM9嵌入式平台上设计并实现了基于ZigBee的室内有害气体在线监控系统。实验结果表明：系统在信号放大和数据采集、传输、管理等方面完全达到了预期目的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 课题的研究背景  11
  1.2 课题研究的目的及意义  11-12
  1.3 课题国内外研究现状  12-13
  1.4 论文的主要工作  13
  1.5 论文结构  13-15
第二章 课题相关基本理论  15-21
  2.1 气体传感器  15-16
    2.1.1 气体传感器简介  15
    2.1.2 常见气体传感器  15-16
  2.2 无线传感网络技术  16-17
    2.2.1 无线传感网络  16
    2.2.2 ZigBee 无线通信技术  16-17
  2.3 简单网络管理协议SNMP  17-19
    2.3.1 SNMP 网络管理体系结构  17-18
    2.3.2 SNMP 协议体系结构  18-19
  2.4 Net-SNMP 资源包  19
  2.5 AdventNet SNMP 资源包  19
  2.6 嵌入式开发环境  19-20
    2.6.1 嵌入式Linux 操作系统  19-20
    2.6.2 ARM 处理器  20
  2.7 本章小结  20-21
第三章 基于ZigBee 的室内有害气体在线监控方案设计  21-26
  3.1 室内有害气体在线监控系统需求分析及构成  21-22
  3.2 室内有害气体在线监控方案设计步骤  22-25
    3.2.1 ZigBee 无线传感器网络基于SNMP 管理构成及工作原理  23
    3.2.2 基于ZigBee 的室内有害气体在线监控系统构成及工作原理  23-25
  3.3 本章小结  25-26
第四章 基于 ZigBee 的室内有害气体在线监控系统设计与实现  26-57
  4.1 arm 嵌入式中继平台搭建  27-29
    4.1.1 交叉编译环境的安装  27-28
    4.1.2 bootloader 的固化  28
    4.1.3 嵌入式linux 系统移植  28-29
  4.2 ZigBee 无线传感器网络管理的实现  29-47
    4.2.1 ZigBee 无线传感器网络的搭建  29-30
    4.2.2 ZigBee 无线传感器网络通信设计  30-37
    4.2.3 MIB 库扩展  37-38
    4.2.4 嵌入式SNMP 代理设计  38-46
    4.2.5 串口守候进程设计  46-47
  4.3 Web 监控平台设计及与嵌入式中继平台通信设计  47-56
    4.3.1 Web 监控平台的架构设计  47-48
    4.3.2 Web 监控平台的数据库表设计  48-50
    4.3.3 Web 监控平台的界面设计  50-53
    4.3.4 与嵌入式中继平台通信设计  53-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章 系统测试与评估  57-63
  5.1 系统适用范围  57
  5.2 系统测试  57-62
    5.2.1 系统测试软硬件环境  57-58
    5.2.2 ZigBee 无线网络通信测试  58-59
    5.2.3 Web 平台监控测试  59-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章 结论与展望  63-65
参考文献  65-68
附录A 网络地址表维护主要代码  68-70
附录B MIB 库文件描述  70-73
附录C 处理管理者请求的回调函数详细代码  73-76
附录D 图表索引  76-78
在学研究成果  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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