具有巡邏和區(qū)域定位功能的wsn危險(xiǎn)氣體監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、國內(nèi)圖書分類號：TN929．5國際圖書分類號：621．39西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文具有巡邏和區(qū)域定位功能的WSN危險(xiǎn)氣體監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)年級三Q二二級姓名但進(jìn)樞申請學(xué)位級別王堂亟±專業(yè)電路曼丕統(tǒng)指導(dǎo)老師隆囪壅數(shù)援二零一四年六月ClassifiedIndex：TN929．5U．D．C：621．39SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNOFDANGEROUSGASMONITOIUNGSYSTEMWITHF忪TROLANDREGl0NALPOSITIONINGFUNCTl0NBASEDONWSNGrade：2011Cand

2、idate：NiJinQuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofEngineeringSpeciality：CircuitsandSystemsSupervisor：Prof．ChenXiangdong西南交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1．保密口，在年解密后適用

3、本授權(quán)書；2．不保密d使用本授權(quán)書。(請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“v”)日期：少c十辛692，，7囝日期．2，L寸與6司乙，7月西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文主要工作(貢獻(xiàn))聲明本人在學(xué)位論文中所做的主要工作或貢獻(xiàn)如下：f11在分析了傳統(tǒng)無線氣體監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對這些系統(tǒng)存在的節(jié)點(diǎn)類型單一化，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情滯后和險(xiǎn)情排除速度慢等主要不足，從實(shí)時(shí)性、靈活性和可靠性等方面進(jìn)行了需求分析，設(shè)計(jì)了具有巡邏和區(qū)域定位功能的WSN危險(xiǎn)氣體監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構(gòu)。(2)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，硬件方面設(shè)計(jì)了基于CC2530微處理器的協(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)。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的需求差異分別設(shè)計(jì)了TG

4、S813氣體采集處理模塊、電源管理模塊、信息顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、JTAG模塊和按鍵模塊。(3)在分析TI公司Z—STACK協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的不同功能，例如巡邏員手持節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)對其他監(jiān)測節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)警信息或求助信息進(jìn)行處理，完成了底層ZigBee網(wǎng)絡(luò)中協(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)的軟件部分的設(shè)計(jì)。(4)設(shè)計(jì)了基于C／S架構(gòu)的危險(xiǎn)氣體監(jiān)測系統(tǒng)。主要實(shí)現(xiàn)對固定監(jiān)測節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)及其周圍氣體泄漏情況的查看，其中氣體泄漏情況的信息包括泄漏等級、泄漏發(fā)生的時(shí)間和區(qū)域位置，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到險(xiǎn)情時(shí)會及時(shí)給出提示。(5)聯(lián)合軟硬件對危險(xiǎn)氣體監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試，驗(yàn)

5、證其可行性和功能完整性。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠完成設(shè)計(jì)初衷，具有一定的實(shí)用性。本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中作了明確說明。本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責(zé)任將由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者繇／f包抓日期：知L葉辱f9上1o西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁摘要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(xiǎn)氣體泄漏，卻不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，將會給公共

6、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(xiǎn)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(jì)了一種基于ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)并具備巡邏和區(qū)域定位功能的危險(xiǎn)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(shí)，每個(gè)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

7、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(shí)，會發(fā)出聲光報(bào)警并向協(xié)調(diào)器發(fā)送報(bào)警信息。當(dāng)固定監(jiān)測節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)氣體濃度超標(biāo)時(shí)，會同時(shí)向協(xié)調(diào)器和巡邏員手持節(jié)點(diǎn)發(fā)送險(xiǎn)情信息，信息包括險(xiǎn)情等級與險(xiǎn)情位置。巡邏員在接收到信息后會即刻趕往險(xiǎn)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(gè)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(xiǎn)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)