2014雾霾探测系统的无线传输.docVIP

空间信息实验报告 雾霾探测系统的无线传输 学号 姓名 周善政 雷宗茂 雾霾探测系统的无线传输 雾霾概述 1.1雾霾概念 雾霾，顾名思义是雾和霾。但是雾和霾的区别很大。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。从中国气象局2013年2月新闻发布会上获悉，入冬以来，中东部大部地区雾霾频发，雾霾日数普遍在5天以上。气象专家表示，造成雾霾天气偏多、偏重的原因主要有以下三方面： 一是1月影响我国的冷空气活动较常年偏弱，风速小，中东部大部地区稳定类大气条件出现频率明显偏多，尤其是华北地区高达64.5%，为近10年最高，易造成污染物在近地面层积聚，从而导致雾霾天气多发； 二是我国冬季气溶胶背景浓度高，有利于催生雾霾形成； 三是雾霾天气会使近地层大气更加稳定，会加剧雾霾发展、加重大气污染。雾霾天气形成既受气象条件的影响，也与大气污染物排放增加有关，建议进一步加大大气环境治理和保护力度，特别是要加强多部门会商联动，完善静稳天气条件下大气污染物应急减排方案，以防范和控制重污染天气的出现。 1.2我国现状 2014年2月20-26日，持续7天的重度雾霾天气更是北京市数年来持续时间最长、空气质量最严重的一次。部分站点PM2.5小时浓度超过每立方米550微克，达到空气质量指数AQI评价的浓度上限，即所谓的“爆表”。国外对此空气的评价是，“有毒！” 气象的变化与人类生活紧密相关，直接影响着人类从事生产劳动、交通运输、航空航天等活动。气象观测是基础理论与现代科学相结合，多学科交叉融合的独立学科，在大气科学发展方面起着至关重要的作用，处于大气科学发展的前沿。气象观测的信息和数据是开展天气预警预报、气候预测预估、气象服务及科学研究的基础，为促进大气科学发展提供科学依据. 初期基于物联网的PM2.5检测模型结构设计 初期设计构想出了一种基于物联网的人体可吸入颗粒PM2.5浓度监测模型，由传感器检测模块、路由器传输模块、数据汇集模块以及上位机模块组成。传感器检测模块用于获取雾霾环境下的人体可吸入颗粒PM2.5浓度信息，同时将信息传递到路由器传输模块；路由传输模块则将获取的信息反馈到数据汇集模块进行相关的操作；数据汇集模块将完成操作的信息反馈到上位机模块，再通过上位机模块对信息进行分析、显示和报警。 上述分析的人体可吸入颗粒PM2.5浓度监测模型，可确保户在任何时间、地点和任何环境条件下，得到有效的人体可吸入颗粒PM2.5浓度信息， 检测模型的结构图用图1描述。 2.1传感器检测模块 传感器检测模块由人体可吸入颗粒PM2.5浓度传感器、末级微控制器和末级zigbee收发器组成；人体可吸入颗粒PM2.5浓度传感器用于获取人体可吸入颗粒PM2.5浓度信息，再采用A/D变换方法对PM2.5浓度信息进行分析后反馈到末级微控制器；末级微控制器对获取的信息分析分析，采用末级zigbee收发器传递到路由器传输模块，如图2所示。 2.2 路由器传输模块 路由器传输模块由初始位置路由器节点、中继位置路由器节点、初始位置路由器节点的地1、2级微控制器、第1、3级zigbee收发器、中继位置路由器节点的第2级微控制器、第2、3级zigbee收发器组成。初始位置路由器节点采用第1、3级zigbee收发器，获取传感器检测模块反馈的信息，将信息传输至第1、2级微控制器，并进行相关的操作，再采用第1、3级zigbee收发器，将操作完的信息到中继位置路由器节点；中继位置路由器节点通过第2、3级zigbee收发器，获取初始位置路由器节点中的信息，并将信息传递到第2、2级微控制器，同时对信息进行相应的操作，再采用第2、3级zigbee收发器将操作完的信息反馈到数据汇集模块，如图3所示。 2.3 数据汇集模块 数据汇集模块包括1级微控制器以及2级zigbee收发器，如图4所示。2级zigbee收发器用于采集路由器传输模块反馈的PM2.5浓度信息，并且将信息传递到1级微控制器进行相关的操作，过滤无价值数据信息，1级微控制器管理2级zigbee收发器，同时将操作完的信息反馈到上位机模型中。 三、无线传感技术选择 传统传感器网络最早在上世纪年代出现，其已经拥有连接控制器与点对点传输的雏形，此为第一代传感器网络。随着科学技术的发展，传感器网络逐步向能够获取多种信号及综合处理能力的方向发展，此为第二代传感器网络。上世纪年代开始，传感器网络已经结合了当时先进的现场总线技术，能够连接大量多功能传感器组成智能化传感器网络，并通过无线连接技术进行通讯，至此无线传感网络逐渐形成。 未来的网络传输技术将向着以下几方面发展：低成本实现高速率传输、适