【正文】 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究報(bào)告 摘 要基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究報(bào)告摘 要本文針對(duì)當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)中面臨的監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散、布線困難和實(shí)時(shí)性差等特點(diǎn)，研制了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks ,WSN）的化工區(qū)空氣環(huán)境遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是：分布在化工廠區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)采集空氣環(huán)境參數(shù)，通過(guò)基站傳輸數(shù)據(jù)到中央控制室的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)處理與分析，遠(yuǎn)程終端用戶可以通過(guò)Internet 實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)污染等突發(fā)事件和環(huán)境急劇變化所影響的區(qū)域的空氣環(huán)境狀況實(shí)時(shí)報(bào)警，為空氣環(huán)境污染的防治提供決策支持。本項(xiàng)目對(duì)系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)軟件、上位機(jī)監(jiān)控軟件等方面進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用傳感器節(jié)點(diǎn)、基站節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理監(jiān)控中心的三層結(jié)構(gòu)。 傳感器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)是組建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文首先研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，分別闡述了傳感器板和基站節(jié)點(diǎn)板的硬件設(shè)計(jì)，并詳細(xì)討論了基于ATmega128和CC2420芯片數(shù)據(jù)采集電路、通信電路設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，最后給出了I/O擴(kuò)展接口的設(shè)計(jì)；基站與上位機(jī)的通信采用GPRS無(wú)線收發(fā)模塊，有效地解決了數(shù)據(jù)傳輸距離的限制；設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能自供電的ZigBee無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn), 可以為系統(tǒng)無(wú)限制的提供能量；, 有效的提高傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性。上位機(jī)采用工業(yè)組態(tài)軟件KINGVIEW對(duì)化工區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境信息進(jìn)行顯示和管理，不僅降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性和可靠性，又實(shí)現(xiàn)了界面的友好。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功，不但有效地克服了傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的低可靠性問(wèn)題, 而且增加了新的監(jiān)測(cè)功能，很好地解決了化工區(qū)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，在條件惡劣和無(wú)人堅(jiān)守的環(huán)境監(jiān)測(cè)和事件跟蹤中顯示了很大的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 低功耗 GPRS 組態(tài)軟件不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 69 第五章 工作總結(jié)目錄摘 要 I第一章 緒 論 5 項(xiàng)目研發(fā)及背景意義 5 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展前景 6 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能及特點(diǎn) 7 本章小結(jié) 8第二章 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架 9 傳感器節(jié)點(diǎn) 10 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn) 10 上位機(jī)監(jiān)控中心 11 本章小結(jié) 12第三章 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 13 傳感器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)構(gòu)架 13 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) 15 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì) 19 zigbee無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì) 22 電源模塊設(shè)計(jì) 26 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 27 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)構(gòu)架 27 CC2420模塊設(shè)計(jì) 28 微處理器模塊的設(shè)計(jì) 28 GPRS模塊設(shè)計(jì) 28 電源模塊設(shè)計(jì) 35 本章小結(jié) 38第四章 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 39 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 39 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 39 軟件設(shè)計(jì)功能分析 39 網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì) 39 終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) 42 路由器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) 43 終端節(jié)點(diǎn)低功耗軟件設(shè)計(jì) 44 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 45 監(jiān)控軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 45 45 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 47 本章小結(jié) 52第五章 工作總結(jié) 53參考文獻(xiàn) 54致 謝 55附錄1 目前化工區(qū)在線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 56附錄2 傳感器節(jié)點(diǎn)總體硬件設(shè)計(jì)圖 57附錄3 CC2420芯片48引腳及其功能介紹 58附錄4 AT指令集指令簡(jiǎn)編 61附錄5 采用MC35i模塊的GPRS 67附錄6 太陽(yáng)能電池電路 68第一章 緒 論 項(xiàng)目研發(fā)及背景意義化工生產(chǎn)的出現(xiàn)是社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步、人類文明提高到一定程度的標(biāo)志，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要領(lǐng)域，也是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)的重要體現(xiàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，化學(xué)工業(yè)也在飛速發(fā)展，隨之而來(lái)的是化工事故發(fā)生的頻率不斷增大，造成了大量的人員傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成不良的政治影響。化工產(chǎn)業(yè)一方面給我們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活水平起到了巨大的提高和促進(jìn)作用，另一方面也給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。在我國(guó)，安全生產(chǎn)，突發(fā)事件，環(huán)境處理等問(wèn)題形式日益嚴(yán)峻。我國(guó)是一個(gè)化工業(yè)發(fā)展大國(guó)，由于工作設(shè)備相對(duì)落后，管理水平水平欠缺，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未完善等原因，引起的化工事故頻繁發(fā)生，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，環(huán)境問(wèn)題也日益惡化。2005年11月13日，中石油吉林石化分公司雙苯廠苯胺二車間操作人員違反操作規(guī)程，發(fā)生爆炸事故，造成8人死亡。大量苯、硝基苯等物料流入松花江，造成松花江水體嚴(yán)重污染。2006年1月6日，浙江省紹興市上虞市長(zhǎng)征化工有限公司六氯車間一反應(yīng)釜發(fā)生爆炸事故，造成2人死亡。2008年8月26日，廣西宜州一家化工廠發(fā)生爆炸，據(jù)稱爆炸車間儲(chǔ)存著甲醇等化工原料。爆炸事故造成16人死亡（其中有2人身份無(wú)法確定，可能是失去聯(lián)系人員），另有6人失去聯(lián)系，醫(yī)院收治傷員60人。2009年4月24日，沈陽(yáng)化工集團(tuán)一化工廠一車間在對(duì)設(shè)備檢修時(shí)，一蒸汽水罐的蓋子突然爆炸，造成4人死亡,所幸的是未造成火災(zāi)或者有毒、有害氣體泄漏，未對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染或威脅，倘若有氣體泄漏，造成的危害會(huì)更加嚴(yán)重。由此可知，化工區(qū)發(fā)生事故造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡是比較嚴(yán)重的。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全世界死于空氣污染的人數(shù)將達(dá)到800萬(wàn)。目前我國(guó)11個(gè)最大城市中，空氣中的煙塵和細(xì)顆粒物每年使5萬(wàn)人夭折，40萬(wàn)人感染上慢性支氣管炎?？上攵?，空氣污染已經(jīng)成為人類身體健康的無(wú)形殺手，如何防治空氣污染，凈化我們的空氣已經(jīng)成為當(dāng)今刻不容緩的難題。針對(duì)我國(guó)化工區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀，我們必須得到全面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)出空氣污染物含量的含量，采取有效地處理措施，在可持續(xù)發(fā)展生產(chǎn)中具有重要的研究意義。保護(hù)人們的身體健康，實(shí)現(xiàn)化工區(qū)發(fā)生事故前的科學(xué)預(yù)防，事故后科學(xué)處理，最大限度地減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，從而減少了化工區(qū)事故的發(fā)生具有重要的意義。因此研制一種能在突發(fā)空氣污染物泄漏或惡劣環(huán)境下，替代工作人員執(zhí)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，同時(shí)能得到準(zhǔn)確及時(shí)數(shù)據(jù)等的系統(tǒng)顯得尤為的迫切而必要。基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過(guò)在化工區(qū)形成了一個(gè)立體的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，為環(huán)保部門(mén)工作的展開(kāi)提供依據(jù)，這對(duì)環(huán)境的保護(hù)將起到很大作用。本項(xiàng)目采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等，能夠使這些先進(jìn)技術(shù)協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并進(jìn)行處理，處理后的信息通過(guò)無(wú)線傳輸方式發(fā)送給終端設(shè)備。傳感器能保證數(shù)據(jù)的精確采集，無(wú)線通信技術(shù)能保證數(shù)據(jù)的可靠、及時(shí)的傳送等，這種技術(shù)能夠很好地解決目前化工區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)問(wèn)題。 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展前景環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ),其目的是為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)決策的依據(jù),目前我國(guó)對(duì)化工區(qū)環(huán)境的監(jiān)測(cè)主要采用兩種方法:一種是傳統(tǒng)人工取樣實(shí)驗(yàn)室分析的方法。 但是它只能得到監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)某段時(shí)間內(nèi)被監(jiān)測(cè)氣體的平均濃度,不能夠提供實(shí)時(shí)值,且監(jiān)測(cè)結(jié)果受人為的影響很大,對(duì)有害氣體濃度很高的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)擺放氣體吸收液會(huì)嚴(yán)重?fù)p害環(huán)境監(jiān)測(cè)人員的健康。 人工取樣便攜式氣體分析儀另一種是采用國(guó)外進(jìn)口的自動(dòng)化大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的方法。但也存在所用設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、國(guó)產(chǎn)化率低、難以維護(hù)、運(yùn)營(yíng)成本高等缺陷，很難在全國(guó)大范圍內(nèi)普及。同時(shí)其工作環(huán)境苛刻,一旦建站地點(diǎn)確定后就很難再次移動(dòng),這就限制了工廠的擴(kuò)建、改建等發(fā)展的要求，對(duì)化工區(qū)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有不靈活性。特別是對(duì)目前頻發(fā)的有毒有害氣體泄漏等突發(fā)的環(huán)境污染事件的監(jiān)測(cè),自動(dòng)化空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)站更是顯得力不從心,面對(duì)這樣的突發(fā)化工區(qū)環(huán)境污染事件,環(huán)境監(jiān)測(cè)人員就不得不采取在突發(fā)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工采樣實(shí)驗(yàn)室分析的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè),這樣不但危害環(huán)境監(jiān)測(cè)人員的健康和安全,而且監(jiān)測(cè)結(jié)果具有嚴(yán)重的滯后性,難以滿足突發(fā)大氣環(huán)境污染事件應(yīng)急的需要。 目前環(huán)境在線監(jiān)測(cè)儀目前化工區(qū)在線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)見(jiàn)附錄1。針對(duì)化工區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在隱患與弊端。現(xiàn)代化、安全可靠、高效的、價(jià)格低廉空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制勢(shì)在必行。基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究將有效地解決化工區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)難的問(wèn)題，可以檢測(cè)得到及時(shí)有效的數(shù)據(jù)，又能做到監(jiān)測(cè)方法安全簡(jiǎn)便可靠，同時(shí)不用環(huán)境監(jiān)測(cè)人員親自去化工區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，種種的原因是我們研制此環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的，此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制將在化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)中起著越來(lái)越重要作用。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有信息感知系統(tǒng)，通過(guò)在化工區(qū)安裝多種傳感器能夠檢測(cè)出污染氣體的種類、污染氣體的含量和溫度再把收集到的信息通過(guò)無(wú)線傳輸發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳到基站，最后由基站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、總結(jié)，接著把總結(jié)出來(lái)的信息發(fā)布到網(wǎng)上。本系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是：巧合地利用了無(wú)線數(shù)據(jù)傳播技術(shù)，解決了化工區(qū)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的布線難問(wèn)題；利用太陽(yáng)能電源裝置給接點(diǎn)充電電池充電,并用電池電壓測(cè)量單元對(duì)充電電池電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)?shù)陀谀硞€(gè)閾值時(shí),控制太陽(yáng)能電池板給充電電池充電,直到電壓高于某值時(shí),切斷太陽(yáng)能電池板對(duì)充電電池的充電，解決了監(jiān)測(cè)接點(diǎn)的電源供應(yīng)問(wèn)題。 本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)化工區(qū)環(huán)境污染事故造成的嚴(yán)重危害，展開(kāi)了關(guān)于化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)的論述，闡述了此項(xiàng)目的研發(fā)背景和研究意義。同時(shí)，針對(duì)目前我國(guó)在化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的現(xiàn)狀引入了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并做了簡(jiǎn)要介紹。最后，介紹了本系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)。第二章 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架本系統(tǒng)采用PC機(jī)作為基站監(jiān)控中心上位機(jī)，基于AVR系列ATmega128處理器的開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為下位機(jī)，由傳感器節(jié)點(diǎn)采集化工區(qū)環(huán)境信息，經(jīng)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，再經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，將所采集的信息通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到基站的上位機(jī)中，經(jīng)過(guò)上位機(jī)軟件的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工區(qū)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)視。 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三部分組成：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)、無(wú)線傳輸?shù)木W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基站監(jiān)控中心。 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模擬圖 傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成部分。傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能是定時(shí)采集化工區(qū)環(huán)境中排放有害氣體的濃度、濕度、溫度等信息，并把該信息經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，最終將此數(shù)據(jù)傳送到基站監(jiān)控中心以便上位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，此節(jié)點(diǎn)也接收基站監(jiān)控中心經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令，使相應(yīng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的信息經(jīng)原路傳送到監(jiān)控中心。當(dāng)采集數(shù)據(jù)比數(shù)據(jù)設(shè)定值高時(shí)，即數(shù)據(jù)超標(biāo)出現(xiàn)污染事故時(shí)，不論此節(jié)點(diǎn)處于何種工作模式下，此節(jié)點(diǎn)會(huì)立即進(jìn)入工作模式，向上級(jí)發(fā)送超標(biāo)數(shù)據(jù)，以便基站監(jiān)控中心采取有效措施進(jìn)行處理，同時(shí)此節(jié)點(diǎn)也有相應(yīng)的報(bào)警指示電路，提示有污染事件發(fā)生，提醒工作人員給予及時(shí)的處理。 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要模塊，有兩種工作模式，即工作模式和休眠模式，主要負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)與基站監(jiān)控中心的信息連接。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中設(shè)有與傳感器節(jié)點(diǎn)中匹配的CC2420模塊，進(jìn)行無(wú)線短距離通信，同時(shí)也有與基站監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線通信的GPRS模塊。當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收到傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入工作模式，處理器進(jìn)行快速處理，將該數(shù)據(jù)傳送給基站監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，此節(jié)點(diǎn)立即進(jìn)入休眠模式。當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收到基站控制中心發(fā)來(lái)的命令時(shí)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入工作模式，經(jīng)處理器處理后，將命令發(fā)送給相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，等待接收傳感器節(jié)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給基站監(jiān)測(cè)中心，一定時(shí)間后進(jìn)入休眠模式。 上位機(jī)監(jiān)控中心化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警、處理、打印等功能主要是依靠以PC機(jī)作為上位機(jī)的監(jiān)測(cè)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)按照一定的工作模式向上位機(jī)傳送采集的數(shù)據(jù)，上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，一方面在主界面顯示傳感器節(jié)點(diǎn)終端的環(huán)境信息，另一方面將此信息數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)。在對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行分析比較時(shí)，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中信息讀出，并顯示在歷史記錄查詢界面或歷史日志查詢界面。主界面的傳感器節(jié)點(diǎn)終端列表定時(shí)更新傳感器節(jié)點(diǎn)終端的具體信息。 上位機(jī)數(shù)據(jù)處理流程圖、 本章小結(jié) 本章首先對(duì)化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，然后圍繞總體框架結(jié)構(gòu)，對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)控制中心進(jìn)行了總體描述和簡(jiǎn)要說(shuō)明。第三章 化工區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 傳感器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)構(gòu)架 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)框圖傳感器節(jié)點(diǎn)共有四大部分組成，即數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和電源模塊。傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件電路連接圖見(jiàn)附錄2。數(shù)據(jù)采集單元：主要功能是采集空氣污染物濃度信息，其中包括采集氮氧化合物（NO2）、二氧化硫（SO2）、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)等幾種有害氣體污染物。在此單元中傳感器與處理器之間采用傳感器接口實(shí)現(xiàn)連接，避免了當(dāng)傳感器使用壽命終止而此節(jié)點(diǎn)報(bào)廢的狀況?？紤]到傳感器采集到的信息為模擬量，因此需要在傳感器接口與處理器之間增加一片A/D轉(zhuǎn)換芯片，將傳感器接收到的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再傳送到數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元：主要功能是對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，并將此數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)傳輸單元。此單元由處理器、內(nèi)存、應(yīng)用程序及報(bào)警指示燈構(gòu)成。處理器采用的是AT公司的AVR系列ATmega128型芯片。ATmega128單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判斷后，將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)傳輸單元，如果此數(shù)據(jù)超標(biāo)即出現(xiàn)環(huán)境污染事故，報(bào)警指示燈會(huì)作出反應(yīng)，相應(yīng)的指示燈變亮。四盞指示燈的顏色分別為：藍(lán)、綠、黃、紅四種，順次表示其所對(duì)應(yīng)二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳和硫化氫四種有害氣體。同時(shí)，本單元可以數(shù)據(jù)傳輸單元接收到經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的上位機(jī)控制命令，進(jìn)行命