空氣質量檢測系統的設計與實現論文

空氣質量檢測系統的設計與實現論文

　　大氣環境是人類生存環境的重要組成部分，也是人類生存、發展的基本物質基礎。當前，隨著我國經濟的快速發展，工業企業的不斷擴張，環境汙染嚴重。由於工業集中，加上人口密集等原因使得空氣汙染主要集中城市，經常會出現霧霾天氣。大氣汙染物主要是總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM10)、臭氧（O3）、一氧化碳(CO)等。大氣汙染物經工廠直接排放或間接排放到大氣中，嚴重地危害到人們的身體健康。課題組設計了基於ZigBee技術的空氣質量檢測系統，監測人員只需在監測區域放置空氣質量檢測儀，即可時時獲取區域內各種汙染氣體濃度及對應指標，為及時處理大氣汙染突發時間提供有力的技術保證。

　　1系統工作原理

　　1.1系統結構圖

　　本文設計的空氣質量檢測系統實現全天候、自動化、主動獲取空氣質量資訊。本文的空氣質量檢測儀原理框圖如圖1所示，採用上下位機相結合的設計方式，下位機由感測器模組、資料處理模組（CC253X晶片）、資料傳送模組等部分構成；上位機由測控計算機、通訊模組構成。由微處理器透過感測器模組採集空氣質量相關資料並透過zigbee模組傳輸至測控計算機，測控計算機完成對空氣質量資料的處理分析，為管理人員提供做出判斷或決策的依據。從而實現對特定區域內空氣質量實時監測。

　　1.2ZigBee技術簡介

　　ZigBee無線感測器網路是由許多感測器以自組織方式構成的無線網路,它綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、分散式資訊處理技術和ZigBee技術,可廣泛應用於工業監測、安全系統、環境監測和軍事等領域。ZigBee技術是一種低速率、低功耗、低複雜度、低成本的雙向無線通訊網路技術。

　　2系統電路設計

　　本文無線收發模組採用晶片CC2530。CC2530是用於2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應用的片上系統(SoC)解決方案。以較低的總的材料成本建立網路節點。CC2530結合了領先的RF收發器的優良效能，業界標準的增強型8051CPU，系統內可程式設計快閃記憶體，8-KBRAM和其它強大的功能。充分考慮到應用環境，結合CC2530具有不同的'執行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統。如圖2所示。

　　3系統軟體設計

　　3.1CC2530晶片的軟體設計

　　設計中CC2530微控制器程式的編寫環境為IAREW8051V8.1整合開發環境，使用C語言編寫，使程式移植和呼叫方便、靈活，能最大程度的提高系統程式的可靠性和穩定性。由主程式，AD資料轉換，通訊三個模組組成。資料的採集要求每秒採用一次，採用定時中斷的方式執行資料的採集，將採集的資料經過AD轉換後透過序列資料通訊傳送給ZigBee晶片。

　　3.2應用程式設計

　　空氣質量檢測系統上位機部分是採用Microsoft公司的VC++6.0進行開發，以Zigbee通訊方式實現空氣質量資料（溫度、溼度、PM2.5、PM10等引數）的儲存與和讀取。根據實際需求，應用程式份為使用者介面和資料管理兩部分。管理人員可以透過使用者介面實時、直觀的瞭解檢測區域內相關資訊，可對檢測區域的空氣質量安全的進行評估與決策，資料管理部分將所有資料以及分析狀況進行儲存，方便使用者隨時查詢。檢測系統軟體介面如圖3所示。

　　4結論

　　本文中所設計的空氣質量檢測系統，實現了對空氣質量各類指標的動態檢測、測試分析、資料儲存等功能，滿足在多樣化的環境下獲取大量像是、可靠的資訊。該系統具備操作方便、易於控制、穩定執行且實時性好等特點。可廣泛適用於農業、工業等領域。