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《基于ZigBee技术的空气质量检测系统》

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聂增丽[

基金项目:重庆市教委“基于数据融合树的压缩感知算法在WSN路由策略中的研究”(KJ1601702).]

（重庆工程学院电子与物联网学院　重庆　400056）

摘　要　该系统具体包括电脑端C++程序、包括串口、socket通讯、手机界面开发.即是手机或者平板、路由器、笔记本或者台式机组成网络,传感器之间使用的通讯协议是基本ZigBee协议修改而来的,建立TCP服务器,建立基于ZigBee技术的空气质量检测的监控系统,系统包括采集节点、ZigBee无线网络、管理中心、显示等.

关键词　ZigBee；无线通信；质量检测

中图分类号:TD65文献标识码:C文章编号:2095-1205(2018)02-43-01　　

空气质量检测仪的通信系统包括近距离通信和远距离通信.近距离通信包含无线传感器节点和汇聚节点之间的ZigBee网络通信,也包括与网关之间的通信;远距离通信主要是空气质量检测仪和管理中心的通信,两者之间通过嵌入式网关平台实现相互数据交换.通信的数据最终可现实在手机和电脑端,电脑端采用C++开发,手机端采用ANDROID开发.

1系统总体结构

包括采集节点、ZigBee无线网络、管理中心、显示.无线网络部分终端包括手机或者平板、路由器、笔记本或者台式机,需要建立TCP服务器.这样实现了手机控制电脑从而实现手机控制板子的目的.

传感器节点是ZigBee中心节点与温湿度、气体、继电器进行双向通信,检查空气质量检测,终端ZigBee中心节点使用串口与电脑连接,将环境实时动态数据传输到电脑端,电脑将数据存放到数据库中,数据库根据历史记录数据和现在的数据,分析空气质量结果,使用WIFI路由器将信息传输到平板、手机等无线信息信号覆盖的终端,实时了解环境的相关信息.

2方案设计

采集节点由各类传感器、ZigBee芯片如CC2530 、供电模块、微处理器.传感器模块包括PM2.5检测模块、温湿度检测模块等.

系统中使用P0_5 做为检测PM2.5检测模块,P0_6做为检测有毒气体,P0_7做为检测温湿度,当有毒气体浓度高于设定值时,P0_6为低电平,平时正常状态时为高电平.DO 输出电平和厂家有关,具体信息请参考模块的参数.配置3个引脚的方法：

P0SEL&等于~0xE0; P0DIR &等于 ~0xE0;

设置P0.5\ P0.6\ P0.7为普通IO口, P0.5\ P0.6\ P0.7 定义为输入口,传感器只需读取与之相连IO口电平,来判断是否检测到有害气体.所以在协议栈增加气体传感器检测程序比较简单,我们只需要配置好IO口,然后周期性检测、输出显示,上传给协调器即可.

3通讯协议

协议适用于所生产的所有无线通信模块,实现数据在模块之间的传递.本协议对无线模块内的参数和硬件资源标准化,从而可以采用相同的方法来访问和控制模块内部的资源；串口控制协议为用户提供了对模块的控制访问通道,用户设备可以通过串口对无线通信进行控制,完成数据的传递,参数的访问等.下面为查询单个终端帧格式如表1.

表1 查询单个终端

报文组

成单元开始地址功能码校验码结束

字节数1 字节2 字节1 字节1 字节1 字节

描述3A (:)23 (#)

缩写SDADDRFCXORED

响应报文中数据如果等于0表示：操作失败,1则操作成功.数据还可分高四位和低四位,高四位保存操作的标志,低四位保存原始数据.

4小结

系统的传感器选择了PM2.5传感器、有毒气体检测、和温湿度检测,结构简单,运行稳定,采用ZigBee组网,进行可靠安全的传输,为我们提供3类空气质量数据.

空气质量论文参考资料：

商品和质量杂志

质量管理体系论文