基於ZigBee的城市空氣品質監測系統的製作方法

2023-05-01 00:33:11 7

專利名稱：基於ZigBee的城市空氣品質監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境監測領域，具體涉及一種基於ZigBee的城市空氣品質監測系統。
背景技術：
Zigbee是部署無線傳感器網絡的新技術。它是一種短距離、低速率無線網絡技術，是一種介於無線標記技術和BlueTooth (藍牙)之間的技術提案。在標準林立的短距離無線通信領域，可以說，Zigbee的快速發展是令人始料不及的，可以毫不誇張地說「在未來的數年內，從家用電器到玩具、從工廠控制到汽車控制，ZigBee技術將走入我們生活的方方面面。」潔淨大氣是人類賴於生存的必要條件之一，一個人在五個星期內不吃飯或5天內不喝水，尚能維持生命，但超過5分鐘不呼吸空氣，便會死亡，人體每天需要吸入10 — 12立方米的空氣。大氣有一定的自我淨化能力，因自然過程等進入大氣的汙染物，由大氣自我淨化過程從大氣移除，從而維持潔淨大氣。但是，隨著工業及交通運輸業的不斷發展，大量的有害物質被排放到空氣中，改變了空氣的正常組成，使空氣品質變壞。當我們生活在受到汙染的空氣之中健康就會受到影響。因此對城市空氣品質進行監測以便進一步管理便勢在必行。
發明內容為解決上述問題，本實用新型採用ZigBee無線網絡技術，能夠實現低成本、低功耗和低速率的無線通信。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種基於ZigBee的城市空氣品質監測系統，其特徵在於包括GPRS模塊、監測器模塊、第一 ZigBee無線通信模塊、監控終端，所述的GPRS模塊與監控終端連接；所述的監控終端用於空氣品質信息的處理；所述的GPRS模塊與監控終端相連接，用於無線信息的接收與發送；所述的監測器模塊用於無線終端信息的整合與協調並通過GPRS發送給監控終端。本實用新型的第一優選方案為，其特徵在於GPRS模塊包括Q2403。本實用新型的第二優選方案為，其特徵在於監測器模塊包括MC9S08GB60微處理器，第二 ZigBee無線通信模塊，GPRS模塊。本實用新型的第三優選方案為，其特徵在於所述的第一 ZigBee無線通信模塊包括晶片和天線，晶片和天線通過平衡/非平衡阻抗轉換電路連接，晶片包括MC13192 ；更進一步，ZigBee無線通信模塊包括空氣品質傳感器QS-Ol及MC9S08GB60單片機，QS-OI、GPRS 模塊與 MC9S08GB60 連接。本實用新型的第四優選方案為，其特徵在於所述的監控終端包括VC++編寫的圖形界面。[0017]本實用新型的技術構思是無線終端監測空氣品質，同時無線終端通過ZigBee技術向監控中心報告空氣品質信息，監控中心保存並處理空氣品質信息。本實用新型的技術優勢實現了低成本，低速率，低功耗的可靠城市空氣品質監測。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步描述。

圖I本實施例整體框圖。圖2為本實施例監控終端與GPRS模塊連接示意圖。圖3為本實施例監測器模塊電路示意圖。圖4為本實施例ZigBee無線通信模塊示意圖。圖5為本實施例監控中心程序圖。圖6為本實施例無線通信模塊程序圖。
具體實施方式
參照圖I所示，本實用新型採用了 ZigBee和GPRS網絡技術，在城市內多點安裝具有ZigBee功能的「無線發送器」，監控中心包含GPRS模塊，一方面，它接收各無線發送器發送過來的信號，另一方面，它向請求服務的一端發送回饋信息。圖2為本實施例監控終端與GPRS模塊連接示意圖。GPRS模塊選擇WAVEC0M公司的Q2403，該模塊下載速度為5316kb/s，上傳速度為2618kb/s。模塊提供一個符合V24協議的異步串行通信接口，支持加密算法，集成射頻電路和基帶於一體，性能穩定，可以快速、可靠的傳輸，Q2403與微處理器通過串行接口相連接。圖3為本實施例監測器模塊電路示意圖。該部分由89C51處理器、無線GPRS模塊、 無線ZigBee通信模塊等組成，該處理器具有低功耗，高性價比等優點，降低了成本並減少了系統的複雜度；GPRS既能支持間歇的爆發式數據傳輸，又能支持偶爾的大量數據傳輸，數據傳輸速度快。圖4為本實施例ZigBee無線通信模塊示意圖。MC13192是IEEE 802. 15. 4標準兼容的2. 4GHz低功耗收發器。MC13192收發器包括用於IEEE 802. 15. 4標準的完整的 802. 15. 4物理層(PHY)數據機，該標準支持對等，星形和網狀網絡以及低噪音放大器， 正常輸出功率ImW的功率放大器以及集成了壓控振蕩器(VCO)的PLL，電源轉換與所有的擴展頻譜的編碼和解碼功能。MC13192支持250 kbps的0-QPSK，和合適的MCU如89C51組合，可以提供低成本的短距離的數據連接和網絡。由於MC13192的射頻信號採用差分方式， 而倒F型天線為單端天線，所以在晶片和天線間需使用平衡/非平衡阻抗轉換電路，以達到最佳收發效果；89C51處理器完成空氣信息採集。圖5為本實施例監控中心程序圖。上電後微處理器首先分別進行GPRS模塊和ZigBee協議棧的初始化工作，然後進行信道掃描及空閒信道評估，選擇合適的工作信道，選擇合適的網絡標識，啟動ZigBee網絡發送超幀，等待ZigBee設備的連接請求。當其接收到某設備的連接請求，並經過認證後，確認是合法的設備，便發出允許連接命令，連接建立後開始正式的信息處理。[0035]圖6為本實施例無線通信模塊程序圖。ZigBee設備上電後首先初始化ZigBee協議棧，然後採集空氣品質信息，採集完畢後，開始信道掃描，發出建立連接的請求，連接建立後，發出自己的相關信息，之後斷開連接請求。
權利要求1.一種基於ZigBee的城市空氣品質監測系統,其特徵在於包括GPRS模塊、監測器模塊、第一 ZigBee無線通信模塊、監控終端，所述的GPRS模塊與監控終端連接；所述的監控終端用於空氣品質信息的處理；所述的GPRS模塊與監控終端相連接，用於無線信息的接收與發送；所述的監測器模塊用於無線終端信息的整合與協調並通過GPRS發送給監控終端。
2.根據權利要求I所述的一種基於ZigBee的城市空氣品質監測系統，其特徵在於 GPRS模塊包括Q2403。
3.根據權利要求I所述的一種基於ZigBee的城市空氣品質監測系統，其特徵在於監測器模塊包括MC9S08GB60微處理器，第二 ZigBee無線通信模塊，GPRS模塊。
4.根據權利要求I所述的一種基於ZigBee的城市空氣品質監測系統，其特徵在於所述的第一 ZigBee無線通信模塊包括晶片和天線，晶片和天線通過平衡/非平衡阻抗轉換電路連接，晶片包括MC13192 ；更進一步，ZigBee無線通信模塊包括空氣品質傳感器QS-Ol及MC9S08GB60單片機， QS-OI、GPRS 模塊與 MC9S08GB60 連接。
專利摘要本實用新型為實現監測城市空氣環境質量而設計的一種系統。其中包括GPRS模塊、監測器模塊、ZigBee無線通信模塊、監控終端。所述的GPRS模塊用於無線信息的接收與發送；所述的監測器模塊用於無線終端信息的協調並通過GPRS與監控終端通信；所述的ZigBee無線通信模塊用於空氣品質信息的發送；所述的監控終端用於空氣品質信息的處理。本實用新型具有靈活、高效、安全、智能化的特點，為掌握城市環境情況帶來極大便利。
文檔編號G01N33/00GK202351226SQ20112038811
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者鄒雅嫻 申請人:無錫大麥創意設計有限公司