【正文】 、安全防火系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無(wú)線 232數(shù)據(jù)通信、無(wú)線 485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)取? 外圍元件最少（僅 10 個(gè)），基本無(wú)需調(diào)試。 nRF905引腳功能 如下表 1。 信號(hào)調(diào)理 被測(cè)對(duì)象（空氣） 氣體傳感器 無(wú)線傳輸模塊 （ nRF905） 數(shù)據(jù)采集卡 LabVIEW 軟件面板顯示 （實(shí)時(shí)濃度，最高濃度，波形顯示） 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 3 4 無(wú)線傳輸芯片 nRF905 nRF905 介紹 nRF905外觀 如 圖 41 。 說(shuō)明：萬(wàn)州屬于國(guó)家 特定工業(yè)區(qū) ， 特定工業(yè)區(qū) 屬?lài)?guó)家環(huán)境 三 類(lèi) 區(qū) ，三類(lèi)區(qū)執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本文主要從三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)空氣氣量，以國(guó)家環(huán)境三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)研究和分析本地的空氣質(zhì)量。 整個(gè)系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如圖 31所示： 系統(tǒng) 流程：空氣中 污染氣體 ，通過(guò)氣體傳感器，傳感器把物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為有效電壓信號(hào)，再通過(guò) nRF905無(wú)線傳輸模塊，傳輸?shù)绞覂?nèi)接收模塊，連接數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)串口連接，通過(guò) LabVIEW軟件前面板顯示實(shí)時(shí)濃度，最高濃度和波形。 計(jì)算機(jī)是虛擬儀器的載體，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)算，存儲(chǔ)和顯示。 無(wú)線傳輸模塊接收的電 壓信號(hào)，從而得到空氣氣量的濃度值，送回計(jì)算機(jī)處理。 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)是環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一 ， 有著明確的為國(guó)家環(huán)境決策和管理服務(wù)的目的 ， 是改善人們生活品質(zhì) ， 維持生態(tài)平衡 ， 達(dá)到可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)和諧社會(huì)的重要且不可忽略的環(huán)節(jié) ， 有著重要的戰(zhàn)略和指導(dǎo)意義。因此，完善城市空氣 質(zhì)量 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目，是有必要的。國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家在引進(jìn)國(guó)外專(zhuān)用分析儀器的基礎(chǔ)上，已開(kāi)發(fā)形成各種空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，多是采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)采樣，然后將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，這種手動(dòng)采樣實(shí)驗(yàn)室分析方法的不足主要表現(xiàn)在：監(jiān)測(cè)效率低、代表性差、人為誤差大、不能很好的反應(yīng)大氣環(huán)境質(zhì)量的實(shí)時(shí)的突出變化。 作為一種以計(jì)算機(jī)軟件為核心的新型儀器系統(tǒng)，虛擬儀器 —— LabVIEW具有功能強(qiáng)、測(cè)試精度 高 、測(cè)試速度快、自動(dòng)化程度 高 、人機(jī)界面優(yōu)異、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。利用 nRF905無(wú)線傳輸，很容易的解決以上問(wèn)題。全世界各大中小城市都建造了自己的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了手工采樣實(shí)驗(yàn)室分析，電化學(xué)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，光電化學(xué)自動(dòng)監(jiān) 測(cè)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到差分光譜法（ DOAS）自動(dòng)監(jiān)測(cè)，激光雷達(dá)自動(dòng)檢測(cè)和遙感遙測(cè)，技術(shù)與方法已經(jīng)十分先進(jìn)。 關(guān)鍵詞 LabVIEW 數(shù)據(jù)采集卡 nRF905 無(wú)線傳輸 1 引言 人們 生活水平得到 不斷提高，科技得到了不斷發(fā)展，但是環(huán)境中的空氣質(zhì)量越來(lái)越差，影響到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，為提倡和諧發(fā)展的今天，環(huán)境空氣質(zhì)量需實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控。在軟件 LabVIEW前面板顯示污染氣體的濃度曲線，實(shí)時(shí)濃度，最高濃度，并對(duì)超標(biāo)高濃度進(jìn)行報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)化 ， 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和管理。 1 基于 LabVIEW 的空氣質(zhì)量無(wú)線監(jiān)測(cè) 摘要 系統(tǒng)以軟件 LabVIEW可視圖形編程開(kāi)發(fā)為平臺(tái)，使用氣體傳感器對(duì)環(huán)境空氣中的主要污染成分（ SO2,CO,NO2,O3） 的 實(shí)時(shí) 濃度 值 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò) nRF905無(wú)線傳輸 模塊 ,設(shè)置 兩個(gè) ISM無(wú)線傳輸 頻段， 解決 有線傳輸?shù)?地理局限 性 問(wèn)題 。 由 數(shù)據(jù)采集卡 實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)二次采集， LabVIEW通過(guò)數(shù)據(jù)采集通道完成數(shù)據(jù)采集、 處理 和分析 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模 塊化、智能化，實(shí)時(shí)性優(yōu)越，無(wú)線傳輸信號(hào)干擾和信號(hào)傳輸延遲不明顯。目前空氣質(zhì)量污染指數(shù)是衡量人們生活水平狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，越來(lái)越受到人們的重視。但得到氣體濃度數(shù)據(jù)的方法仍有待發(fā)展，顯然原始的手工采樣得到的數(shù)據(jù)緩慢，用有線連接傳輸數(shù)據(jù)，布線繁雜，占用空間，浪費(fèi)資金。 通過(guò) 對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，建立起為環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)管理運(yùn)營(yíng)與決策提供服務(wù)的環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，全面實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量管理業(yè)務(wù)的信息化和自動(dòng)化。 2 研究的背景目的及其意義 背景 目前中國(guó)在有關(guān)空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)體系里還有待完善，大部分省級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站未配備有關(guān)的空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制設(shè)備，難以對(duì)所轄城市空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)開(kāi)展質(zhì)量控制和質(zhì)量保證工作。而大氣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)則 是在現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用所構(gòu)建的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)某一地區(qū)的空氣質(zhì)量狀況進(jìn)行氣體濃度數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市空氣質(zhì)量狀況科學(xué)、客觀、公正的評(píng)價(jià)，從而為管理部門(mén)科學(xué)準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，使管理部門(mén)有的放矢，采取相應(yīng)的治理措施，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。但國(guó)際上的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的昂貴以及國(guó)內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的欠缺和落后，導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)技術(shù)邂逅。 目的及意義 對(duì)空氣中的主要污染成 分（ SO2,CO,NO2,O3）進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，采集上四種氣體濃度數(shù)據(jù)，然后通過(guò)對(duì)國(guó)家壞境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較分析，如果超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，系統(tǒng)將報(bào)警。 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)由 被測(cè)對(duì)象、氣體傳感器、 無(wú)線傳輸模塊 nRF90數(shù)據(jù)采集卡、 計(jì)算機(jī)串口連接 和LabVIEW軟件四個(gè)部分組成。由于計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集卡采集元件上的模擬電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到離散時(shí)間序列信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)以便處理。 LabVIEW軟件是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心，所有的功能是通過(guò) G語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它提供了 VI 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶在前面板可以方便得到污染氣體濃度值，并對(duì)高濃度進(jìn)行報(bào)警等工作。本文主要研究無(wú)線傳輸模塊到 LabVIEW軟件前面板顯示這段工作?？諝獾奈廴驹匆脖容^多，主要來(lái)源于稀有氣體的含量，本文主要以大 氣的主要污染氣體進(jìn)行分析，國(guó)家環(huán)境空氣主要污染氣體有 SO2,CO,NOx,O3， NOx以 NO2為主要研究對(duì)象。 nRF905基本屬性： 工作頻段 ： 433/868/915MHz 信道數(shù) ： 170 功能 ： 發(fā)射 /接收 穩(wěn)頻方式 ： PLL 調(diào)制方式 ： FSK/GMSK 最大輸出功率 ： +10dBm 靈敏度 ： 100dBm 最大工作速率 ： 工作電壓 ： ～ 可選擇天線形式： A水平方向， B垂直方向 nRF905引腳 如 圖 42。 引腳 名稱(chēng) 引腳功能 說(shuō)明 圖 42 nRF905 Module GND CSN MOSI PWRUP TXCE DR CD GND SCK MISO AM uCLK TRXCE Vcc P2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 圖 41 nRF905外觀 1 Vcc 電源 電源 + — DC 2 TXEN 數(shù)字輸入 TXEN= 1 TX 模式 TXEN= 0 RX 模式 3 TRXCE 數(shù)字輸入 使能芯片發(fā)射或接收 4 PWRUP 數(shù)字輸入 芯片上電 5 uCLK 時(shí)鐘輸出 本模 塊該腳廢棄不用 ,向后兼容 6 CD 數(shù)字輸出 載波檢測(cè) 7 AM 數(shù)字輸出 地址匹配 8 DR 數(shù)字輸出 接收和發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9 MISO SPI 接口 SPI 輸出 10 MOSI SPI 接口 SPI 輸入 11 SCK SPI 時(shí)鐘 SPI 時(shí)鐘 12 CSN SPI 使能 SPI 使能 13 GND 接 地 接地 14 GND 接 地 接地 表 1 nRF905 引腳功能 特點(diǎn)： 三頻段收發(fā)合一，工作頻率為國(guó)際通用的 ISM頻段 433/868/915MHz， GMSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特 別適合工業(yè)控制場(chǎng)合采用 DSS+PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好靈敏度高，達(dá)到100dBm 低工作電壓（ ），功耗小，待機(jī)狀態(tài)僅為 1uA，可滿足低功耗設(shè)備的要求最大發(fā)射功率達(dá) +10dBm 具有多個(gè)頻道 (最多 170個(gè)以上 )，特別滿足需要多信道工作的特殊場(chǎng)合工作速率最高可達(dá) 。由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)，使用無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證，開(kāi)闊地的使用距離最遠(yuǎn)可達(dá) 1000米，距離與具體使用環(huán)境及元件參數(shù)有關(guān)。 nRF905 程序的開(kāi)發(fā) 學(xué)習(xí) nRF905程序開(kāi)發(fā)指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)發(fā)送和接收程序。程序開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)主要是 nRF905的參數(shù)設(shè)置，及輸入端輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置。 表 2 nRF905工作模式參數(shù)表 PWR_UP TRX_CE TX_CE 工作模式 0 X X 掉電和 SPI編輯 1 0 X Standby和 SPI編輯 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX 由于要用多通道傳輸數(shù)據(jù)， nRF905 寄存器載波頻段 和工