基于无线传感器网络的室内甲醛浓度监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于无线传感器网络的室内甲醛浓度监测系统及监测方法。其系统是在１～１０个甲醛浓度被监测室内［６］分别设置有１～２０个传感器节点［５］和１～１０个路由器节点［４］，路由器节点［４］或分别与传感器节点［５］、监测中心节点［３］无线连接，路由器节点［４］或分别与传感器节点［５］、监测中心节点［３］无线连接，监测中心节点［３］通过串口线［１］与ＰＣ机［２］连接。本系统具有硬件复杂度低、体积小、能耗低、自组织、自适应、测量精确、操作简单的特点；本系统中的节点布局符合中华人民共和国室内空气质量标准（ＧＢ／Ｔ１８８８３－２００２）中的选点要求，网络节点以无线方式通信，且可长时间工作，能有效地避免工作人员长期滞留被监测室内［６］，对人体危害小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于室内甲醛浓度的监测
尤其涉及一种基于无线传感器网络的室内甲 醛浓度监测系统及监测方法。
技术介绍
随着人们对室内空气质量关注度的提高，在进行室内空气质量监测时，经常会对主要的 室内空气污染源甲醛浓度进行测量。甲醛是建筑材料和家用品中广泛使用的化学物质。室内 的甲醛主要来源于建筑材料、抽烟、家用品及煤气炉燃烧，胶水或油漆等。当室内甲醛浓度 很高时会触发哮喘，严重时还会致癌。进行室内甲醛浓度测量的方法主要是使用甲醛检测设备，如惠州绿安仕环保科技有限公 司生产的甲酸检测仪；另外有甲醛速测试剂，如ZETA置顶(上海)环境科技研究应用中心 生产的ZETA甲醛速测试剂。这些设备或试剂虽都能在现场快速检测出甲醛浓度，精度较高， 有些检测设备还可以设定检测时间。但这些设备一般为手持便携式设备，需要人员进入监测 室内进行测试工作，测试方法为单点测量，如果要长时间进行监测工作，设备需要外接电源， 使用不方便，且对人体有危害。并且单次单k测量得到的数据不一定能代表室内空气中长期 存在的甲醛浓度水平，影响监测数据的精确度。目前，无线传感器网络已广泛应用于数据传 输量小，传输延时和功耗消耗低的实时监测、感知和釆集各种环境或监测对象信息中，采用 无线传感器网络技术进行环境监测的方法开始受到关注。无线传感器网络一般由协调器节点、 路由器节点和传感器节点组成，节点硬件装置一般采用微控制器加上射频模块的设计方式， 如"用于环境监测的无线传感器网络节点装置"(CN 200610097418.4)和"无线传感器网络 室内空气污染节点的硬件设计与实现"(王盛慧，邓志东，裴忠民.长春工业大学电气与电子 工程学院.中南大学学报增刊,2007.8)，然而这种实现方式相对于片上系统SoC，其硬件复杂 度较高，体积较大，能耗较高，所构成的网络系统不利于连续测量室内空气污染程度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硬件复杂度低、体积小、能耗低、可长时间工作、能灵活放置 网络节点的。该网络系统应具有自 组织、自适应的特点，当节点位置变化后，网络依然能够保持良好的连通性；该系统的监测 方法操作简单、人体危害小、测量精确度高。为了实现上述的目的，本专利技术的监测系统采用的技术方案是在1 10个甲醛浓度被监 测室内分别设置有1 20个传感器节点和1 10个路由器节点，路由器节点或分别与传感器节点、监测中心节点无线连接，或路由器节点分别与传感器节点、监测中心节点无线连接，监测中心节点通过串口线与PC机连接。其中所述的监测中心节点的结构是电源模块的电压输出端VCC分别与SOC芯片的工作电压输入端Vcc一soc、 LCD显示模块的工作电压输入端Vdd连接，电源模块的地线端GND分别 与SoC芯片地线端GND、 LCD显示模块的地线端GND连接；LCD显示模块的寄存器选择 端RS、读写控制端RW、读写使能端E、数据输入/输出端DB分别与SoC芯片的输入/ 输出端PO—4、 P0—5、 P0—7、 Pl连接；时钟模块的时钟输出端CLK与SoC芯片的时钟 输入端CLK'连接；用户按键模块的操作按ri端Key、复位按键端Reset分别与SoC芯片的模 /数转换器的第7通道ADC—6、系统复位端Reset连接；天线模块的射频信号正极性端RF一P、 射频功率增益电压端RX/TX、射频信号负极性端RF一N分别与SoC芯片的射频信号正极性端 RF一P、射频功率增益电压端RX/TX、射频信号负极性端RF—N连接；串口通信模块的接收端 RX、发送端TX、发送请求端RTS、发送清除端CTS分别与SoC芯片的串口发送端TX、接 收端RX、发送请求端RTS、发送清除端CTS连接。所述的路由器节点的结构是电源模块的电压输出端Vcc、地线端GND分别与SoC芯片 的工作电压输入端Vcc—soc、地线端GND连接；系统复位模块的复位按键端Reset与SoC芯 片的系统复位端Reset连接；时钟模块的时钟输出端CLK与SoC芯片的时钟输入端CLK连 接；LED显示模块的输入端LED与SoC芯片的输入/输出端P1一0连接；天线模块的射频信 号正极性端RF—P、射频功率增益电压端RX/TX、射频信号负极性端RF—N分别与SoC芯片 的射频信号正极性端RF一P、射频功率增益电压端RX/TX、射频信号负极性端RF—N连接。所述的传感器节点的结构是电源模块的电压输出端Vcc分别与SoC芯片的工作电压输 入端Vcc_SOc、电源管理模块的电压输入端Vcc连接，电源模块的地线端GND分别与SoC 芯片的地线端GND、电源管理模块地线端GND连接；电源管理模块的使能端V_en、输出电 压l端Vcc一l、输出电压2端Vc(^2分别与SoC芯片的输入/输出端P0一0、甲醛传感器模块 的工作电压端Vcc—1、信号放大模块的工作电压端Vcc—2连接，电源管理模块的地线端GND 分别与甲醛传感器模块的地线端GND、信号放大模块的地线端GND连接；甲醛传感器模块 的输出信号端S一out与信号放大模块的输入信号端X—in连接；信号放大模块的输出信号端 Y_out与SoC芯片的模/数转换器的第五通道ADC一4连接；天线模块的射频信号正极性端RF_P、射频功率增益电压端RX/TX、射频信号负极性端RF一N分别与SoC芯片的射频信号 正极性端IU^P、射频功率增益电压端RX/TX、射频信号负极性端RF—N连接；LED显示模 块的输入端LED与SoC芯片的输入/输出端'P1—0连接；时钟模块的时钟输出端CLK与SoC 芯片的时钟输入端CLK连接。为了实现上述的目的，本专利技术的监测方法采用的技术方案是该系统的监测或由操作PC 机的步骤S1、监测中心节点的步骤S2、路由器节点的步骤S3和传感器节点的步骤S4完成， 或由操作监测中心节点的步骤S5、路由器节点的步骤S3和传感器节点的步骤S4完成，其方 法分别是，操作PC机的步骤S1、监测中心节点的步骤S2、路由器节点的步骤S3和传感器节点的 步骤S4完成，其具体步骤是步骤Sl-l，启动PC机的应用程序并完成与监测中心节点的连接； 步骤Sl-2，用户选择操作指令；步骤Sl-3，发送操作指令到监测中心节点；步骤Sl-4， PC机等待回复信息；步骤Sl-5， PC机处理错误报告；步骤Sl-6， PC机处理信息；步骤S2-1，启动监测中心节点，进行硬件初始化和网络初始化，建立网络；步骤S2-2，等待PC机指令和路由器节点信息；步骤S2-3，监测中心节点处理并发送指令到路由器节点；步骤S2-4，监测中心节点处理并发送信息到PC机；步骤S2-5，监测中心节点处理并发送错，报告到PC机；步骤S3-1，启动路由器节点，进行硬件初始化和网络初始化，加入网络；步骤S3-2，等待信息；步骤S3-3，路由器节点处理并发送信息到监测中心节点； 步骤S3-4，路由器节点处理并发送信息到传感器节点；步骤S4-1，启动传感器节点，进行硬件初始化和网络初始化，加入网络； 步骤S4-2，等待指令；步骤S4-3，传感器节点执行指令并采集甲醛浓度数据； 步骤S4-4，传感器节点发送信息到监测中心节点；-操作监测中心节点的步骤S5、路由器节点的步骤S3和传感器节点的步骤S4完成，其步骤是步骤S5-1，启动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的室内甲醛浓度监测系统，其特征在于在１～１０个甲醛浓度被监测室内［６］分别设置有１～２０个传感器节点［５］和１～１０个路由器节点［４］，路由器节点［４］或分别与传感器节点［５］、监测中心节点［３］无线连接，路由器节点［４］或分别与传感器节点［５］、监测中心节点［３］无线连接，监测中心节点［３］通过串口线［１］与ＰＣ机［２］连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方康玲，李晓卉，张亮，章政，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]