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近年来,粉尘问题日益严重。粉尘可以对人们的身体造成直接的慢性伤害,引发一系列疾病(如鼻炎、咽炎、支气管炎、尘肺病等),也可以引发让人心惊胆寒的爆炸事件。因此,对粉尘进行检测和预测对公众安全是极为重要的。本文基于Android系统,利用无线传感器网络技术,设计并实现了粉尘实时检测和预警系统,主要工作如下:(1)粉尘数据的感知与收集。本文设计了扩展的汇聚树协议(Expand Collection Tree Protocol,ECTP),在传统的汇聚树协议(Collection Tree Protocol,CTP)基础上增加了根节点到叶节点的反向路由,使反向路由快速适应网络拓扑的变化,实现了基于确认的传输。(2)服务器端的数据管理。在服务器端本文设计并实现了串口管理工具,通过与传感器网络中Sink节点的串口通信来获取粉尘数据,并进行数据解析与管理,同时建立Apache服务实时监听客户端请求,保证粉尘数据实时有效推送至客户端。(3)混合应用(Hybrid App)设计与实现。本文综合考虑了原生应用(Native App)移植困难、维护和开发成本高,以及网页应用(Web App)消息推送不够及时,调用移动端本地文件系统的能力弱等不足,最终得到跨平台高兼容的Hybrid App以展示粉尘数据并根据情况作出预警。(4)对所提方案进行实验。本文在TinyOS操作系统上利用nesC程序设计语言编制程序,以粉尘传感器节点、TeolsB作为无线传感器网络节点,对粉尘数据进行感知与传输;利用.NET实现的串口管理工具、Apache服务与Php脚本在PC上建立服务器端并与传感器节点进行串口通信、对客户端进行请求监听;利用基于Android平台开发的Hybrid App向服务器端发送数据请求并进行数据的实时展示。再者,对不同粉尘浓度的场景进行试验,结合服务器端与客户端的系统界面对应用结果进行展示分析,在粉尘浓度超过限定值时系统显示粉尘数据与浓度等级并进行预警。此外,通过实验验证了ECTP较CTP有更高的包交付率。本文设计的粉尘实时检测与预警系统,可以应用于粉尘污染区域,使管理部门及时掌握粉尘的动态,预防粉尘爆炸等恶性事件的发生。