ZigBee技术在气体浓度监测系统中的应用-计算机应用专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士论文 西安建筑科技大学硕士论文 PAGE PAGE 3 金川集团公司是中国最大的镰及贵金属生产基地，贵金属车间从镰电解阳极泥 中分离出铀、钮、金、饿、钱、佬、钉等贵金属，并提纯为纯金属的过程称为贵 金属的分离提纯。在提纯过程中，需要分离大量的铜，分离铜的过程来用氯气漫 出工艺，在生产过程中，应用到大量的氯气、二氧化硫、甲醒等危险气体，这些 气体腐蚀性强，毒性大，一旦泄漏就会危及人身安全，为保证过程安全，在生产 车间不同的空间布置了大量的氯气、 二氧化硫、甲隆等浓度监测传感器。原来用 的测量参数传输用有线传输方式，大量的传输导线分布在车间内，有 )0 线繁杂。因 生产过程很强的腐蚀性，经常损坏传输导线，造成测量故障，并且不宜长期供电， 空间内布置传感器由于吊装设备的影响而无法铺设电缆，无法实现监测，造成了 测量盲区。因此无线传感器网络对这类高危环境下的数据来集以及传输的环境监 测系统具有显著的优势。由于无线传感器网络节点多，分布广，因此对功耗、成 本等方面提出了严格的要求。 ZigBee 技术的出现，为无线传感器的发展提供了契 机。 ZigB臼技术是一种新兴的短距离、低速率、低复杂度、低功耗无线网络技术， 是为无线传感器网络设计的通信协议，可广泛应用在工业控制、工业无线定位、 家庭网络、汽车自动化、楼宇自动化、消费电子、医用设备控制等多个领域。 ZigB白 是基于 IEEE 批准通过的 802.15.4无线标准研制开发的，其频段是免费开烛的，分 别是 2.4GHz(全球〉、 915MHz( 美国〉、 868MHz( 欧洲)，分别提供 250kb/s 、40kb/s 、 20kb/s 的传输速率:为了避免干扰，各频段采用直接序列扩频技术:信道接入方式 采用载波监昕多址接入/冲突避免 (CSMAlCA) 机制，可选的使用信标的超帧结构: 提供了基于循环冗余校验 (CRC) 的数据包完整性检查功能 ，采用了 AES-128 的 加密算法 o ZigBee 标准所要解决的问题是设计低功耗和低复杂度的无线收发机. 由于它的自身特点，被业内人士看作传感器网络应用性价比较高的方案 o ZigBee 技术在 2ω4 年就被列为当今世界发展最快、市场前景最广阔的十大必威体育精装版技术之一. 本课题旨在基于 ZigBee 无线传感器网络设计出一种新的网络气体浓度监测系 统中无线传感器网络数据采集系统，目的是利用 ZigB帽技术，传递冶炼厂某车间 各种气体浓度的信息，减少 车间内传感器采集系统的连线，使得设备维护方便， 避免对有线线路的腐蚀，防止有毒气体对人身健康的威胁 。同时，由连接至PC 机 上的监控中心对数据进行监控预警处理，根据预警策略判断是否进行安全警报及 相关处理，从而提高生产效率，降低综合成本。 1.2 ZigBee 技术国内外研究现状 目前ZigB臼芯片供应商有 10家，有四家可以提供单芯片方案，芯片的价格并 不是ZigBee发展的主要问题，软件和易用性更加重要 。由于ZigBee 问世不久，加 之协议也刚刚确定，所以市场上可供选择的产品不多。在几大 IC 厂商的鼎力支持 和推动下，现在市面上已经有了一些供开发人员应用的器件或者套件，而且越来 越多的ZigBee 芯片和模块陆续问世，这将极大地方便人们进行产品开发。 Ember、 JENNIC 、Miαochip 、挪威半导体公司αlip∞n、摩托罗拉的全资子公司Fr臼 Sωle、 都是IEE 标准机构的重要成员，他们都各自推出自己的协议钱和各自的 开发平台。 TI在ZigBee方面的脚步可追溯至其 2006年对 Chipcon的收购。 Chipcon 是一家致力于低功耗、短距离无线射频(盯)收发器设计的公 司。通过该项收购， TI希望为客户提供符合 ZigB目标准的解决方案及各种专属射频 IC产品。 Freescale 也推出了一款单芯片平台解决方案 MC1322x 。该平台在单一封装中集成了一个32 位MCU. 一个符合IEEE 802.15.4标准的收发器，以及不平衡变压器和射频 (RF)匹 配组件。 Jennic在去年年中发布了其自行开发的无线芯片 JN-5139微处理器为基础 的模块。据介绍. JN-5139整合了一个 32位RISC微处理器，并且完全兼容 2.4GHz IEEE802.15.4的收发器。而美国另 一 家厂商 Ember推出的 ZigBee网络协处理器 EM260集成了一个2.4GHz IEEE 802.1 5.4兼容的无线电收发器和运行在 EmberZNet ZigB臼堆梭的基于闪存的 16位微处理器(XAP2b核)，井且该产品的 SPI接口可