无线传感网化工厂环境监测系统设计上位机子系统设计(附件)
环境监测系统设计主要能够实现对化工厂环境中多种有害气体含量的监测，主要对氨氮、SO2、NO2、HCl等几项污染物进行监测。上位机子系统设计中包括了采集模块、处理模块和传输模块等中心传感器节点主要模块的设计，然后上位机主显示界面的设计。中心传感器节点发送的数据信息进行显示并处理，数据超标则由报警系统报警，显示的信息发布到显示界面中，检测人员及时发现并处理数据。设计界面能够显示几种要测量的气体的浓度。气体数据超标的范围则由按键进行设置，阈值可以调节。最后可以利用串口技术对上位机进行数据模拟仿真。关键词 环境监测，无线传感器网络，串口技术，组态软件
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 化工厂环境监测系统的发展前景 1
1.3 无线传感器网络监测系统的功能及特点 2
2 化工厂环境监测系统设计方案 3
2.1 化工厂环境监测系统构架 3
2.2 传感器节点架构 4
2.3 中心传感器节点架构 5
2.4 上位机监控中心设计 5
2.5 上位机后台管理软件设计 6
2.6 ZigBee技术 7
3 化工厂环境监测系统的软件设计 7
3.1 无线传感器网络系统的软件设计 7
3.1.1 软件开发环境介绍 7
3.1.2 软件功能设计分析 8
3.1.3 串口模拟仿真设计 8
3.2 中心传感器软件设计 10
3.2.1 数据中转模块设计 10
3.2.2 报警软件设计 10
3.2.3 键盘软件设计 12
3.2.4 显示屏设计 13
3.2.5 调试结果 15
3.3 上位机监控软件设计 15
3.3.1 上位机开发环境介绍 15
3.3.2上位机软件开发步骤 16
3.3.3 上位机系统配置设计 19
3.3.4 上位机监控画面设计 21
3.3.5 上位机模拟画面 24
4 系统调试 25
4.1 调试过程与结果 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
结 论 27
致 谢 29
参考文献 30
附录A 监控界面代码 31
附录B 硬件代码程序 32
1 绪论
1.1 选题背景及意义
工业生产过程中会有很多生产环节如原料生产等过程。在这些过程中会产生很多有害气体，比如硫化物、氮化物、氨氮等有害气体，没有经过安全合理的排放处理处理就被排放到大气中，这是对周围人人身财产安全的肆意践踏和让他人受到伤害的行为，没有经过检测排放含量是否合格就排放到空气中，对环境造成了严重的污染，对周围的居民甚至整个城市的居民的身体健康有着严重不良的影响。
随着我国经济的快速增长，化学工业这个行业也也在飞速蓬勃的快速发展，然而随之而来的是化工事故频频发生，造成了人员的大量受伤或大量死亡和严重的经济损失，还能引起很多不良的政治影响。化工相关的产业在在社会经济和人民的生活水平中发挥着巨大促进的作用，但也给当地的人民群众的生命财产安全构成了极大的威胁，对于周边环境造成了严重的危害。化学工业是一把双刃剑，所以要合理的运用以及预防可能发生的严重后果。
由于科学技术和信息网络技术的不断发展，很多地方诸如写字楼、化工厂以及居家生活等等都普及了无线传感网络，给工作和生活带来了便利[1]。基于无线传感器网络的化工区环境监测系统设计综合了微电子处理技术、嵌入式系统计算技术以及无线通信技术和分布一站式信息处理技术等专业级技术[24]，这个设计能够使这些先进的技术协同作业，实时监测各种环境监测对象的各种复杂信息并及时进行处理，然后把处理好后的信息及时发送到监控设备。
1.2 化工厂环境监测系统的发展前景
环境监测是保护环境的基础，其目的是为环境保护提供科学决策的方法和依据，目前我国对化工厂的环境的监测主要采用两种方法：
一种便是传统的人工取样实验室分析的方法。 但是这种方法只能监测到现场某段时间内被监测的气体的平均的浓度，不能及时反馈并够提供实时数值，在现场摆放着的气体吸收液会严重损害现场环境监测人员的人身健康。所以这种方法不太合理，利用起来还有很多不足的地方。
另一种是采用外国进口的自动化式大气环境在线监测的方法。但这种方法也有很多不足之处，比如设备价格昂贵、维护复杂艰难、运营成本高等不足之处。这样情况下，很难在全国大范围内进行普及。这种方法不够灵活，无法远程监测以及进行操控，对于化工区环境监测来说，也是有很多不足之处的。
面对突然发生的化工厂环境污染状况，首先来说，环境监测人员便不得不去现场进行人工采样分析，从而对有害气体进行实时监测并取得结果。去现场勘查不但危害环境监测人员的健康和安全,而且监测的结果不及时，具有严重的滞后性，结果也会受到现场情况的的影响，结果测量也很难保证准确。
以上的两种方法表明，现行的化工厂监测系统还存在很多存在隐患与弊端。对于环境监测体系，我们需要设计与研发一种更加现代化、安全可靠、价格低廉的环境监测系统，以便满足各种各样的需求，应对各种各样的环境状况。
基于无线传感器网络的化工厂环境监测系统将会有效地解决化工厂域环境监测很多没有解决的问题。比如，可以检测并发送及时有效的数据，不用环境监测人员亲自去化工厂进行现场监测，对于环境监测人员的人身安全来说，保障了他们的健康与安全
1.3 无线传感器网络监测系统的功能及特点
无线传感器网络成为一个及时反馈信息的平台，无线传感网可以广泛应用于军事、智能家居、医疗卫生、环境监测以及远程控制领域等[56]。环境监测技术主要基于传感器，传感器的有效使用决定着环境监测技术发展走向成熟，是环境监测的基础[79]。
基于无线传感器网络的化工厂环境监测系统能通过多种传感器检测出污染气体的种类、污染气体的含量等信息。再把收集到的信息通过传感器节点发送到中心传感器节点，中心传感器节点再通过无线网络传到基站，最后由基站上位机进行数据分析、处理、总结，接着把总结出来的信息发布到网上[10]。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 化工厂环境监测系统的发展前景 1
1.3 无线传感器网络监测系统的功能及特点 2
2 化工厂环境监测系统设计方案 3
2.1 化工厂环境监测系统构架 3
2.2 传感器节点架构 4
2.3 中心传感器节点架构 5
2.4 上位机监控中心设计 5
2.5 上位机后台管理软件设计 6
2.6 ZigBee技术 7
3 化工厂环境监测系统的软件设计 7
3.1 无线传感器网络系统的软件设计 7
3.1.1 软件开发环境介绍 7
3.1.2 软件功能设计分析 8
3.1.3 串口模拟仿真设计 8
3.2 中心传感器软件设计 10
3.2.1 数据中转模块设计 10
3.2.2 报警软件设计 10
3.2.3 键盘软件设计 12
3.2.4 显示屏设计 13
3.2.5 调试结果 15
3.3 上位机监控软件设计 15
3.3.1 上位机开发环境介绍 15
3.3.2上位机软件开发步骤 16
3.3.3 上位机系统配置设计 19
3.3.4 上位机监控画面设计 21
3.3.5 上位机模拟画面 24
4 系统调试 25
4.1 调试过程与结果 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
结 论 27
致 谢 29
参考文献 30
附录A 监控界面代码 31
附录B 硬件代码程序 32
1 绪论
1.1 选题背景及意义
工业生产过程中会有很多生产环节如原料生产等过程。在这些过程中会产生很多有害气体，比如硫化物、氮化物、氨氮等有害气体，没有经过安全合理的排放处理处理就被排放到大气中，这是对周围人人身财产安全的肆意践踏和让他人受到伤害的行为，没有经过检测排放含量是否合格就排放到空气中，对环境造成了严重的污染，对周围的居民甚至整个城市的居民的身体健康有着严重不良的影响。
随着我国经济的快速增长，化学工业这个行业也也在飞速蓬勃的快速发展，然而随之而来的是化工事故频频发生，造成了人员的大量受伤或大量死亡和严重的经济损失，还能引起很多不良的政治影响。化工相关的产业在在社会经济和人民的生活水平中发挥着巨大促进的作用，但也给当地的人民群众的生命财产安全构成了极大的威胁，对于周边环境造成了严重的危害。化学工业是一把双刃剑，所以要合理的运用以及预防可能发生的严重后果。
由于科学技术和信息网络技术的不断发展，很多地方诸如写字楼、化工厂以及居家生活等等都普及了无线传感网络，给工作和生活带来了便利[1]。基于无线传感器网络的化工区环境监测系统设计综合了微电子处理技术、嵌入式系统计算技术以及无线通信技术和分布一站式信息处理技术等专业级技术[24]，这个设计能够使这些先进的技术协同作业，实时监测各种环境监测对象的各种复杂信息并及时进行处理，然后把处理好后的信息及时发送到监控设备。
1.2 化工厂环境监测系统的发展前景
环境监测是保护环境的基础，其目的是为环境保护提供科学决策的方法和依据，目前我国对化工厂的环境的监测主要采用两种方法：
一种便是传统的人工取样实验室分析的方法。 但是这种方法只能监测到现场某段时间内被监测的气体的平均的浓度，不能及时反馈并够提供实时数值，在现场摆放着的气体吸收液会严重损害现场环境监测人员的人身健康。所以这种方法不太合理，利用起来还有很多不足的地方。
另一种是采用外国进口的自动化式大气环境在线监测的方法。但这种方法也有很多不足之处，比如设备价格昂贵、维护复杂艰难、运营成本高等不足之处。这样情况下，很难在全国大范围内进行普及。这种方法不够灵活，无法远程监测以及进行操控，对于化工区环境监测来说，也是有很多不足之处的。
面对突然发生的化工厂环境污染状况，首先来说，环境监测人员便不得不去现场进行人工采样分析，从而对有害气体进行实时监测并取得结果。去现场勘查不但危害环境监测人员的健康和安全,而且监测的结果不及时，具有严重的滞后性，结果也会受到现场情况的的影响，结果测量也很难保证准确。
以上的两种方法表明，现行的化工厂监测系统还存在很多存在隐患与弊端。对于环境监测体系，我们需要设计与研发一种更加现代化、安全可靠、价格低廉的环境监测系统，以便满足各种各样的需求，应对各种各样的环境状况。
基于无线传感器网络的化工厂环境监测系统将会有效地解决化工厂域环境监测很多没有解决的问题。比如，可以检测并发送及时有效的数据，不用环境监测人员亲自去化工厂进行现场监测，对于环境监测人员的人身安全来说，保障了他们的健康与安全
1.3 无线传感器网络监测系统的功能及特点
无线传感器网络成为一个及时反馈信息的平台，无线传感网可以广泛应用于军事、智能家居、医疗卫生、环境监测以及远程控制领域等[56]。环境监测技术主要基于传感器，传感器的有效使用决定着环境监测技术发展走向成熟，是环境监测的基础[79]。
基于无线传感器网络的化工厂环境监测系统能通过多种传感器检测出污染气体的种类、污染气体的含量等信息。再把收集到的信息通过传感器节点发送到中心传感器节点，中心传感器节点再通过无线网络传到基站，最后由基站上位机进行数据分析、处理、总结，接着把总结出来的信息发布到网上[10]。
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