基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统，它主要由噪声监测控制装置和一个以上终端噪声监测装置；所述终端噪声监测装置与噪声监测控制装置通过无线通信方式连接。本发明专利技术可以用于城市环境噪声监控，具有广泛的应用前景。噪声强度分析在各终端噪声监测装置分散式进行，降低噪声监测控制装置的处理压力和系统通信开销，减少了系统数据处理延迟和传输延迟实现了噪声监测的实时性；ZigBee噪声监测网络具有自组织特性，终端噪声监测装置非常容易加入网络，对于系统容量拓展非常方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种ZigBee技术和环境噪声监测系统，属于无线通信领域。
技术介绍
环境噪声作为一种直接影响人类生存健康的重要环境因子，日益引起人们的注意。噪声对人体健康产生不利影响，严重干扰人们的生活、休息和睡眠。噪声的干扰容易使人疲劳，注意力分散，严重影响生产安全和工作效率。高强度的噪声甚至会对建筑结构和物体产生物理破坏。因此，对环境噪声的测量对于监测控制噪声污染，改善人类生存环境具有积极的意义。随着无线通信技术的发展，各种无线通信技术已被广泛应用到环境噪声的测量中。目前常见的无线通信方式主要有651\1、6 1 、36、红外技术、1丨寸丨、811 ^00让、2丨8866、 UWB等技术。其中，GSM/GPRS/3G技术成熟，但应用于环境噪声实时监测系统中需要支付额外的通信费用；红外技术实现简单，设备价格低，但通信距离短，受视距限制不适用于布设范围广的环境噪声实时监测系统；Wi-Fi技术具有易于安装，所需接入点少的优点，但是能耗相对ZigBee技术而言较高且易受环境干扰，不适用于需要长时间持续工作的环境噪声实时监测系统；蓝牙技术的设备体积小，但存在通信距离短、能耗高等缺点，不适用于布设范围广且需要长时间持续工作环境噪声实时监测系统；UWB技术虽然传输速率较高且能耗较低，但同样存在通信距离短等缺点，不适用于布设范围广的环境噪声实时监测系统。而ZigBee技术作为一种低速率、低成本、低功耗、低复杂度的无线通信技术，目前在自动仪表领域引起了极高的关注度。首先，ZigBee技术功耗低和综合成本低的优点是其适用于所述的一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统的最大优势；其次， ZigBee技术具有自动组网功能，能够方便的实现新节点加入网络和旧节点退出网络并自动形成新的网络拓扑结构，这一优点也方便了所述的一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统中所述的终端噪声监测装置在噪声监测网络中的增删与移动；此外，ZigBee 技术通信距离较长，视距传输距离可达100米，经功率放大后通信半径可达500米，特别适合应用于布设于大区域的所述的一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统中所述的终端噪声监测装置之间的数据多跳传输。目前，环境噪声无线实时监测系统尚未用到ZigBee技术，而现有的环境噪声监测系统通常存在监测实时性差，无法应对突发性噪声污染等缺点，无法保证系统的持续不间断工作，特别是当需要增加或移动终端噪声监测装置时需要进行复杂的网络配置等缺点。 当面临越来越普遍的大区域多点实时全天候噪声测量的需求时，传统的环境测量系统已经无法高效成功地完成任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统，它包括噪声监测控制装置和一个以上终端噪声监测装置，所述噪声监测控制装置包括依次电连接的第一 ZigBee通信模块、串口通信模块和监测报警模块，所述监测报警模块包括数据存储模块、阈值判断模块、报警模块和显示模块，所述数据存储模块、阈值判断模块和报警模块依次连接，所述显示模块与数据存储模块连接；所述串口通信模块与所述数据存储模块连接；所述终端噪声监测装置包括电源模块以及依次电连接的声/电信号转换模块、信号调理模块、模拟/数字转换模块、数字噪声信号处理模块和第二 ZigBee通信模块，所述电源模块分别与声/电信号转换模块、信号调理模块、模拟/数字转换模块、数字噪声信号处理模块和第二ZigBee通信模块电连接；所述第一ZigBee通信模块与第二 ZigBe通信模块通过无线通信方式连接。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于1.本专利技术采用了低功耗的ZigBee无线通信技术实现了所述的一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统噪声监测的实时性和长时间持续不间断工作。2.本专利技术采用了分散式噪声信号处理和噪声级数分析方法避免了集中进行噪声信号处理和分析给所述的噪声监测控制装置带来的运算压力，并提高了噪声信号处理和分析的效率，大大节约了数据处理时间。通过分散式噪声信号处理和噪声级数分析后，再传输以分贝为单位的噪声强度数据，减少了传输的数据量，减轻了噪声监测网络的通信负担。3.本专利技术所述的噪声监测控制装置和各终端噪声监测装置之间通过ZigBee无线通信的方式组成的无线自组织网络具有良好的开放性和自适应性，新的终端噪声监测装置能够方便的加入原有的噪声监测网络，噪声监测网络中的终端噪声监测装置退出网络时， 剩余的终端噪声监测装置能够通过多跳的方式自动寻找新的路由而不影响噪声监测数据的上传。附图说明图1是基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统整体模块示意图； 图2是终端噪声监测装置内部功能模块示意图3是放大器电路图4是基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统的功能示意图； 图5是基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统的网络结构示意图； 图6是基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统的网络建立过程示意图； 图7是终端噪声监测装置加入网络的流程图； 图8是终端噪声监测装置数据收发的流程图。具体实施例方式本专利技术将ZigBee无线通信技术和分散式处理的思想应用到环境噪声监测系统中，以提高环境噪声监测系统监测的实时性和持续性，研制一个基于ZigBee技术，能够实现无线、实时、持续工作的环境噪声监测系统。该系统能够降低噪声监测人力成本，而且噪声监测网络的自组织性和多跳性为系统的拓展与调整提供了较高的灵活性，降低了系统维护成本。下面结合图1至图8对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，本专利技术基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统主要由一个噪声监测控制装置和若干个终端噪声监测装置组成。所述噪声监测控制装置包括依次电连接的第一 ZigBee通信模块、串口通信模块和监测报警模块，所述监测报警模块包括数据存储模块、阈值判断模块、报警模块和显示模块，所述数据存储模块、阈值判断模块和报警模块依次相连；所述串口通信模块与所述数据存储模块连接；所述噪声监测控制装置和各终端噪声监测装置之间通过ZigBee无线通信连接。图中所述终端噪声监测装置1、终端噪声监测装置2、终端噪声监测装置η表示若干个布设于不同位置的终端噪声监测装置，且每个终端噪声监测装置具有相同的结构。如图1所示，所述噪声监测控制装置中所述第一 ZigBee通信模块采用Texas Instruments公司生产的CCM31无线通信芯片，主要用于接收来自所述终端噪声监测装置传送的噪声信号；所述串口通信模块采用Maxim公司生产的max3232芯片，用于实现第一 ZigBee通信模块和监测报警模块的数据的传输；所述监测报警模块主要用于存储和实时显示各个终端噪声监测装置监测的噪声级数情况，并对超过阈值范围的噪声级数信号进行报警提示；其中数据存储模块采用Microsoft SQL krver建立一个存储噪声监测数据的数据库；其中显示模块采用Visual C++编写实现噪声监测数据实时显示的功能；其中阈值判断模块采用Visual C++编写实现对噪声监测数据是否超出警戒阈值上限的判断；其中报警模块采用HXD蜂鸣器发出蜂鸣的方式提醒监本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于ＺｉｇＢｅｅ技术的环境噪声无线实时监测系统，其特征在于：包括噪声监测控制装置和一个以上终端噪声监测装置，所述噪声监测控制装置包括依次电连接的第一ＺｉｇＢｅｅ通信模块、串口通信模块和监测报警模块，所述监测报警模块包括数据存储模块、阈值判断模块、报警模块和显示模块，所述数据存储模块、阈值判断模块和报警模块依次连接，所述显示模块与数据存储模块连接；所述串口通信模块与所述数据存储模块连接；所述终端噪声监测装置包括电源模块以及依次电连接的声／电信号转换模块、信号调理模块、模拟／数字转换模块、数字噪声信号处理模块和第二ＺｉｇＢｅｅ通信模块，所述电源模块分别与声／电信号转换模块、信号调理模块、模拟／数字转换模块、数字噪声信号处理模块和第二ＺｉｇＢｅｅ通信模块电连接；所述第一ＺｉｇＢｅｅ通信模块与第二ＺｉｇＢｅｅ通信模块通过无线通信方式连接。

【技术特征摘要】
1. 一种基于ZigBee技术的环境噪声无线实时监测系统，其特征在于包括噪声监测控制装置和一个以上终端噪声监测装置，所述噪声监测控制装置包括依次电连接的第一 ZigBee通信模块、串口通信模块和监测报警模块，所述监测报警模块包括数据存储模块、 阈值判断模块、报警模块和显示模块，所述数据存储模块、阈值判断模块和报警模块依次连接，所述显示模块与数据存储模块连接；所述串口通信模块与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢立，葛浩宇，叶兆雄，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86