wsn与组态王软件化工园区空气质量监测系统的软件设计(附件)
物联网是信息技术的重要研究，涉及到在特殊环境中进行的信号的采集、处理，以及控制、发送。我们的目标是在化工厂区，应用相应的传感器监测周围的气体成分，分析化工园区的有毒气体浓度。本文主要分析了基于WSN的组态王软件的工业园区空气质量监测系统，应用CC2530芯片，在易泄漏的厂区放置无线传感器节点，利用温湿度传感器、PM2.5传感器、CL2传感器以及臭氧传感器测量周边空气参数，经无线收发模块、协调器，通过设置在监测区域内的Zigbee-GPRS网关，和上位机通信，实现远程监测，上位机界面可以应用组态王或者Labview软件制作，可将各个参量浓度值显示出来，并绘制变化曲线。网关和节点程序是通过IAR软件设计。关键词 物联网，空气质量监测，组态王，Zigbee-GPRS 目 录
1 绪论1
1.1 研究背景和意义1
1.2 空气质量监测 的现状及发展趋势2
2 系统方案设计2
2.1 设计要求2
2.2 系统整体结构3
2.3 无线传感器网络节点 3
2.4 CC2530 4
2.5 网关 5
2.6 WG-8010 GPRS DTU 6
2.7 传感器模块及电路引脚定义7
2.8 电源模块 9
3 系统的软件设计9
3.1 总体流程图9
3.2 节点软件设计11
3.3 上位机监测软件设计13
4 软件开发平台与系统测试14
4.1 上位机组态王和Labview14
4.2 Comway无线串口软件19
4.3 传感器参数确定21
4.4 软件调试22
4.5 误差分析26
结 论28
致 谢29
参考文献30
附录A：传感节点整体电路图32
附录B：ZigBee网关原理图32
附录C：研究成果实物图33
附录D：程序清单33
绪论
雾霾，引发了大家对空气质量的讨论, 在化工
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
4 软件调试22
4.5 误差分析26
结 论28
致 谢29
参考文献30
附录A：传感节点整体电路图32
附录B：ZigBee网关原理图32
附录C：研究成果实物图33
附录D：程序清单33
绪论
雾霾，引发了大家对空气质量的讨论, 在化工园区，污染性气体的排放，是空气质量变化的重要原因。针对这些问题，本文结合物联网技术，建立了一套灵活的，可以进行远近程无线监测的系统，以测量化工园区粉尘浓度以及污染性气体的浓度。
Zigbee无线传感网络适用于近距离无线通信，GPRS模块,将GPRS网络和因特网连接，可进行远程通信，实现优势互补。我们以组态王以及Labview为上位机，进行实时监测，整套设备是可以实现的。
研究背景和意义
人民生活越来越好，对环境的关注也更多了，空气质量指标是正是其中之一。
城市中，汽车尾气集中在十字路口以及道路的分岔口。除此之外，工业园集中的地区，各工厂所排放的有毒气体以及粉尘，将随着空气流动，飘到居民区。对于这类空气污染集中的地方，必须加以监测、控制。先监测，而后控制，我们研究的便是空气质量的监测。众所周知，物联网技术有非常好的发展前景，我们的化工园区空气质量监测系统正是运用了此技术。
系统包括三部分，Zigbee-GPRS网关、监测中心和远程无线传感器监测节点。远程监测站点由多个模块构成，即无线通信模块、控制芯片、 各类指标传感器模块（有PM2.5检测模块等、SO2检测模块、NO2检测模块）、显示模块、多源供电模块；监测中心系统主要由上位机PC和相应的监测分析软件构成。
环境监测领域的现状及发展趋势
20世纪70年代起，大部分发达国家创立空气质量监测系统。至今，美国已拥有了一系列全方位的立体空气质量监测网络，它的检测仪器的技术水平世界第一。
我们国家已经建成了一个全国空气质量监测系统，由上百个个城市空气质量监测站组成。监测项目主要为SO2和悬浮颗粒物。虽然在空气质量监测系统上起步要比西方发达国家要晚了很多，但在很多方面有着自己的核心技术和知识产权。在技术指标等方面都赶超国际先进水平。
但是，我国在高端的系统上依然远远落后，因为核心技术和设备的研究，短时间内很难取得进展，还是要引进发达国家的高端设备。此外，国内点式的空气质量监测系统的主要监测项目是SO2、CO、O3等，都是常规参数，不及国外全面，缺乏有机物、重金属等有毒有害特征污染物监测项目以及灰霾等监测，一切尚需发展提升。
2 系统方案设计
2．1 设计要求
（1）应用ZigBee技术、传感器技术、GPRS技术、Zigbee-GPS DTU技术和上位机软件，进行无线传感。设计远近程工业园区空气质量无线监测的系统，以测量化工园区粉尘浓度以及污染性气体的浓度。
（2）采集到的数据有两种传输处理方式，第一种是近程传输，通过Zigbee网关直接上传到上位机；第二种是远程传输，在Zigbee网关基础上加上GPRS DTU设备，构成Zigbee-GPRS DTU网关，通过Internet传输到上位机。
（3）通过上位机监测上传的数据，环保部门、化工园区主管部门以及其他相关部门，可以通过上位机实时观测节点周围有毒可燃气体的浓度和周围环境的光热烟雾数据，将所测气体浓度与正常大气中各气体浓度标准进行对比实现泄漏报警和判断泄漏量，对光热和烟雾浓度数据与周围大气数据对比，从而达到火灾预警功能。
空气质量远程监测系统网络结构图如图1所示：
图 1 空气质量远程监测系统网络结构图
2．3 无线传感器网络节点
我的设计以PC机为上位机，采用Labview或者组态王上位机软件接收数据，并对所接收到的数据进行实时显示、处理、比较。具体过程是，首先程序初始化，定时，开始采样，无线发射，传感器节点将检测到的信息进行处理，然后，利用无线传送到网关节点上，最后，数据上传至上位机，并记录数据。利用上位机软件对所接收到的数据进行实时显示并对数据进行处理、比较。若数据超出阈值上限，则以不同颜色显示报警曲线，否则重新计时，这样一直循环下去。图2是无线传感器网络节点的节点框图。
图 2 无线传感器网络节点
2．4 CC2530模块
2.4.1 CC2530芯片介绍
2.4GHz的 CC2530片上系统解决方案应用广泛。CC2530节点作为ZigBee技术和RF4CE在无线通信应用上解决系统应用的一
1 绪论1
1.1 研究背景和意义1
1.2 空气质量监测 的现状及发展趋势2
2 系统方案设计2
2.1 设计要求2
2.2 系统整体结构3
2.3 无线传感器网络节点 3
2.4 CC2530 4
2.5 网关 5
2.6 WG-8010 GPRS DTU 6
2.7 传感器模块及电路引脚定义7
2.8 电源模块 9
3 系统的软件设计9
3.1 总体流程图9
3.2 节点软件设计11
3.3 上位机监测软件设计13
4 软件开发平台与系统测试14
4.1 上位机组态王和Labview14
4.2 Comway无线串口软件19
4.3 传感器参数确定21
4.4 软件调试22
4.5 误差分析26
结 论28
致 谢29
参考文献30
附录A：传感节点整体电路图32
附录B：ZigBee网关原理图32
附录C：研究成果实物图33
附录D：程序清单33
绪论
雾霾，引发了大家对空气质量的讨论, 在化工
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
4 软件调试22
4.5 误差分析26
结 论28
致 谢29
参考文献30
附录A：传感节点整体电路图32
附录B：ZigBee网关原理图32
附录C：研究成果实物图33
附录D：程序清单33
绪论
雾霾，引发了大家对空气质量的讨论, 在化工园区，污染性气体的排放，是空气质量变化的重要原因。针对这些问题，本文结合物联网技术，建立了一套灵活的，可以进行远近程无线监测的系统，以测量化工园区粉尘浓度以及污染性气体的浓度。
Zigbee无线传感网络适用于近距离无线通信，GPRS模块,将GPRS网络和因特网连接，可进行远程通信，实现优势互补。我们以组态王以及Labview为上位机，进行实时监测，整套设备是可以实现的。
研究背景和意义
人民生活越来越好，对环境的关注也更多了，空气质量指标是正是其中之一。
城市中，汽车尾气集中在十字路口以及道路的分岔口。除此之外，工业园集中的地区，各工厂所排放的有毒气体以及粉尘，将随着空气流动，飘到居民区。对于这类空气污染集中的地方，必须加以监测、控制。先监测，而后控制，我们研究的便是空气质量的监测。众所周知，物联网技术有非常好的发展前景，我们的化工园区空气质量监测系统正是运用了此技术。
系统包括三部分，Zigbee-GPRS网关、监测中心和远程无线传感器监测节点。远程监测站点由多个模块构成，即无线通信模块、控制芯片、 各类指标传感器模块（有PM2.5检测模块等、SO2检测模块、NO2检测模块）、显示模块、多源供电模块；监测中心系统主要由上位机PC和相应的监测分析软件构成。
环境监测领域的现状及发展趋势
20世纪70年代起，大部分发达国家创立空气质量监测系统。至今，美国已拥有了一系列全方位的立体空气质量监测网络，它的检测仪器的技术水平世界第一。
我们国家已经建成了一个全国空气质量监测系统，由上百个个城市空气质量监测站组成。监测项目主要为SO2和悬浮颗粒物。虽然在空气质量监测系统上起步要比西方发达国家要晚了很多，但在很多方面有着自己的核心技术和知识产权。在技术指标等方面都赶超国际先进水平。
但是，我国在高端的系统上依然远远落后，因为核心技术和设备的研究，短时间内很难取得进展，还是要引进发达国家的高端设备。此外，国内点式的空气质量监测系统的主要监测项目是SO2、CO、O3等，都是常规参数，不及国外全面，缺乏有机物、重金属等有毒有害特征污染物监测项目以及灰霾等监测，一切尚需发展提升。
2 系统方案设计
2．1 设计要求
（1）应用ZigBee技术、传感器技术、GPRS技术、Zigbee-GPS DTU技术和上位机软件，进行无线传感。设计远近程工业园区空气质量无线监测的系统，以测量化工园区粉尘浓度以及污染性气体的浓度。
（2）采集到的数据有两种传输处理方式，第一种是近程传输，通过Zigbee网关直接上传到上位机；第二种是远程传输，在Zigbee网关基础上加上GPRS DTU设备，构成Zigbee-GPRS DTU网关，通过Internet传输到上位机。
（3）通过上位机监测上传的数据，环保部门、化工园区主管部门以及其他相关部门，可以通过上位机实时观测节点周围有毒可燃气体的浓度和周围环境的光热烟雾数据，将所测气体浓度与正常大气中各气体浓度标准进行对比实现泄漏报警和判断泄漏量，对光热和烟雾浓度数据与周围大气数据对比，从而达到火灾预警功能。
空气质量远程监测系统网络结构图如图1所示：
图 1 空气质量远程监测系统网络结构图
2．3 无线传感器网络节点
我的设计以PC机为上位机，采用Labview或者组态王上位机软件接收数据，并对所接收到的数据进行实时显示、处理、比较。具体过程是，首先程序初始化，定时，开始采样，无线发射，传感器节点将检测到的信息进行处理，然后，利用无线传送到网关节点上，最后，数据上传至上位机，并记录数据。利用上位机软件对所接收到的数据进行实时显示并对数据进行处理、比较。若数据超出阈值上限，则以不同颜色显示报警曲线，否则重新计时，这样一直循环下去。图2是无线传感器网络节点的节点框图。
图 2 无线传感器网络节点
2．4 CC2530模块
2.4.1 CC2530芯片介绍
2.4GHz的 CC2530片上系统解决方案应用广泛。CC2530节点作为ZigBee技术和RF4CE在无线通信应用上解决系统应用的一
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