基于WSN的气体泄漏监测与应急系统设计与实现

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无线传感网络由于组网成本低,覆盖区域大,低能耗和工作时间长等优点,在军事与民用等相关领域应用越来越广泛。随着危险气体在交通运输、工农业生产和日常生活中广泛应用,气体泄漏事故呈现出频发性,高危害性。危险气体一旦泄漏,有关部门难以快速的对泄漏区域进行监测,难以对泄漏源进行定位与识别,难以科学预测气体的蔓延及影响。针对这些问题,本文结合无线传感网络,网页,数据库和Unity3D等技术,开发一套基于WSN的气体泄漏监测与应急系统。本文主要从了以下几个方面的展开研究:针对如何感知泄漏气体的浓度的问题,本文设计了无线电子鼻(底层气体采集装置)。该装置以CC2530为主控芯片和通信芯片,结合用来检测烟雾,酒精,一氧化碳的传感器阵列,以及气体采集装置。该装置的设计主要分为气体采集装置的设计、传感器的选型、处理芯片选型、外围电路和电源模块的设计。针对数据如何传送给云端服务器的问题,本文设计了无线传感网络。在设计的过程中,先从编译环境和协议栈两个方面介绍软件的开发环境,详细阐述了协议栈的架构,各层API函数库的功能,运行的流程,然后简介了常用的网络拓扑结构及其适应情况,最后从协调器,路由器,终端节点等三个方面详细介绍了无线传感器网络的软件设计。针对事故应急指挥的问题,本文设计了应急平台。分析应急平台的需求,根据软件的设计原则,对应急平台进行体系结构设计:涉及软件架构,平台工作流程,软件结构UML和功能模块设计。按照功能模块,详细介绍了应急平台的软件设计。针对系统的测试与实现,首先讲述了传感器标定的整个过程,介绍了无线自组网的地址分配机制,组建不同拓扑结构的网络,验证无线传感网络的自修复能力,然后通过室外实验,验证定位算法的可行性与精度,并分析了造成误差的可能性原因,最后讲述了应急平台的实现过程。
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