基于ZigBee昆明城市空气质量监测[论文]
基于ZigBee_技术的家居空气质量检测系统
总的来说,CC2530 最小系统具有丰富的功能和
灵活的扩展性,适用于无线传感器网络等 [5] 。
3 系统软件设计
3. 1 Z -STACK 协议栈
Z -STACK 是一种用于 ZigBee 网络的协议栈。 它
提供了各层协议的具体实现和接口。 TI 公司的 Z STACK 协议栈是针对 CC2530 开发的 ZigBee 协议栈,
中图分类号:TN830 文献标志码:A
0 引言
随着经济的快速发展,人们对于生活环境的要求
不断提高。 以 CO 和甲醛为主要成分的有害气体对
家庭环境的影响最大。 比如,空气中的甲醛只要达到
30 mg / m 2 就可致人立即死亡,厨房中的 CO 是引发火
灾的一大安全隐患。 所以能够快速便捷地检测出这
Key words TCMS terminal system logic control fault diagnosis
( 上接第 23 页)
Indoor air quality monitoring system based on ZigBee technology
系统;项目编号:202313571047Y。
作者简介:阮钶宇(2003— ) ,男,浙江绍兴人,本科生;研究方向:电子信息工程。
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第 23 期
2023 年 12 月
无线互联科技·智能控制
No. 23
December,2023
图 1 系统基本功能
耦电容电路。 复位电路用于确保系统稳定工作,CC
计[J]. 湖南工业职业技术学院学报,2021(1):73-77.
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( 编辑 姚 鑫)
基于ZigBee技术的大气污染无线监测系统-作品
1摘要大气污染问题突出且日益严重，对大气环境实时准确地监测具有重大社会意义。
现有的监测手段实时性差、维护困难，难以满足实际需求。
针对上述情况，设计了一种基于 Zig Bee 技术的大气监测系统，并详细阐述了系统的整体框架结构和实现方案。
系统包括无线传感器网络和远程监测中心 2 个部分。
其中无线传感器网络包括传感器节点和网关节点。
传感器节点以CC2530 为核心搭建，负责采集大气环境数据并通过多跳方式将数据实时发送至网关节点，负责汇总传感器节点的数据并通过 GPＲS 实现与远程监测中心的通信。
远程监测中心使用在 Microsoft Visual C ++6.0 环境下编制的监测软件，通过网络模块完成数据接收、显示及存储，为用户提供一个友好的人机界面。
近些年来，随着大气环境污染问题的不断加重和人们的环保意识不断增强，环境监测问题日渐得到了越来越广泛的关注。
我国的空气质量影响着人们的生活环境，为了保证空气质量，急需在设备能力和管理上加快步伐。
期待今后，对空气污染的环境监测上，会有更好的方法和技术工具出现并应用进来2目录一.总体技术方案………………………………………………………4。
二．总体解决方案 ................................................................. 4错误！未定义书签。
2.1方案思路...................................................................... 4错误！未定义书签。
2.2业务流程......................................................................... 错误！未定义书签。
2.3系统构架......................................................................... 错误！未定义书签。
基于ZigBee和4G的空气质量远程监测系统设计
基于ZigBee和4G的空气质量远程监测系统设计李锦龙;李晓根;于运渌;邓小宝【摘要】针对现阶段科研及市场实际需求, 总结高校相关专业实验存在问题, 设计开发了一种远程监测系统.系统由空气质量探测器、网络协调器和空气质量远程监测软件组成.使用STM32芯片作为MCU, 采集PM2.5和PM10的参数并实时显示, 将多个监测点采集到的数据通过ZigBee Mesh网集中到网络协调器, 再由4G通讯的方式将数据传输到云平台.远程监测软件通过Internet读取并显示各监测点采集的数据, 实现了各监测点数据的显示、报警值设定、实时曲线和历史曲线显示等功能.该系统综合了嵌入式、无线传感网络及上位机界面设计, 可有效提升学生的综合试验能力和创新能力.%In view of the current research and market actual needs, the problems of relevant professional experiments in colleges were summed up, the experimental system was designed. The system consistsof air quality detectors, network coordinator and air quality remote monitoring software. It uses STM32 chip as MCU, collects the parameters of PM2.5 and PM10, displays them in real time. The data collected by multiple monitoring points are collected into the network coordinator through ZigBee Mesh network, then transmitted to the cloud platform by the means of 4 G communication. The air quality remote monitoring software gets and displays the data collected by each monitoring point through the Internet, and realizes the function of data display, alarm value setting, real-time curve and historical curve display, etc. The system integrates embedded system, wireless sensor network and the design ofhost computer interface, which can effectively improve students' comprehensive experimental ability and innovation ability.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2019(034)002【总页数】4页(P99-102)【关键词】远程监测;ZigBee;空气质量;教学实验;PM2.5;PM10;4G【作者】李锦龙;李晓根;于运渌;邓小宝【作者单位】北方工业大学现场总线技术及自动化北京市重点实验室,北京100144;北方工业大学现场总线技术及自动化北京市重点实验室,北京 100144;北方工业大学现场总线技术及自动化北京市重点实验室,北京 100144;北方工业大学现场总线技术及自动化北京市重点实验室,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TP273;G642.423无线传感器网络由分布在工作区域内的大量传感器监控节点组成，通过无线通信方式形成自组织网络系统[1]。
基于zigbee技术的空气质量监控系统
基于zigbee技术的空气质量监控系统一、项目介绍空气质量监控系统基于IDT气体流量传感器ZMOD4410模块而设计。
主控芯片采用高性能意法半导体公司Cortex-M4系列微控制器STM32F407ZET6，并采用CC2650模块无线2.4GHz作为zigbee无线传输功能，并根据气体传感器监测数据做出预警。
zigbee技术是一种低功耗、短距离、低成本的无线通信技术，其PHY层和MAC层协议为802.15.4标准协议，网络层由zigbee技术联盟制订，可以提供灵活的组网方式。
本项目采用模块化方案设计，主要构成系统的模块有STM32F407ZET6主控、CC2650模块、底板、传感器模块等。
便于扩展各类传感器模块，实现家庭燃气、水、温湿度、空气质量等的实时在线监测功能。
软件采用开源嵌入式实时操作系统RT-Thread，具有组件丰富、可靠性高等诸多优点。
二、系统框架图三、硬件说明1、电源模块通过分析，此项目所需功耗约为2W，电源模块采用宽输入电压，低噪声，总共有3个稳压芯片：U15/U16/U18，DC_IN用于外部直流电源输入，经过U15DC-DC芯片转换为5V电源输出，其中D4是防反接二极管，避免外部直流电源极性搞错的时候，烧坏开发板。
K1为开发板的总电源开关，F1为1000ma自恢复保险丝，用于保护USB。
2、STM32F407ZET6主控模块本项目选择的是STM32F407ZGT6作为MCU，该芯片是STM32F407里面配置非常强大的了，它拥有的资源包括：集成FPU和DSP指令，并具有192KB SRAM、1024KB FLASH、12个16位定时器、2个32位定时器、2个DMA控制器（共16个通道）、3个SPI、2个全双工I2S、3个IIC、6个串口、2个USB（支持HOST /SLAVE）、2个CAN、3个12位ADC、2个12位DAC、1个RTC（带日历功能）、1个SDIO接口、1个FSMC接口、1个10/100M以太网MAC控制器、1个摄像头接口、1个硬件随机数生成器、以及112个通用IO口等。
基于ZigBee的昆明城市空气质量监测
基于ZigBee的昆明城市空气质量监测【摘要】在传统的空气质量环境监测中，有线传感器网络存在诸多问题，如布线复杂、传感器位置不灵活、节点延展性差、电缆老化腐蚀、监测位置不灵活等问题。
采用ZigBee无线传感器网络技术构建无线传感器网络，用于监测二氧化碳浓度、二氧化硫浓度、一氧化碳浓度。
并基于LabWindows/CVI构建了上位机监测界面、实现了传感器网络与上位机的通信。
该系统具有传感器布置灵活、低功耗、易于安装维护及扩展，成本较低、实用性较强的特点。
【关键词】ZigBee 无线传感器网络LabWindows/CVI目前，我国空气污染防治工作取得一些进展，但与国外发达国家相比，污染物浓度仍处于高位水平。
随着城镇化进程的加速，我国环境空气污染类型正从以一次污染物为主的煤烟型污染，转变为一次污染和二次污染并存的复合型空气污染，从城市的局地污染发展为城市群的区域污染。
为改善环境空气质量，需要全面了解环境空气质量状况的现状特征及其污染物的来源。
因此，环境空气质量监测是改善环境空气质量的重要手段。
传统的空气质量监测方式存在一些缺陷，如不能随时随地对空气质量的数据进行监测，只能将在各个监控站收集到的数据发送到特定的数据处理中心进行分析，而且目前的监控费用居高，数据传输的成本也较高。
因此，研究一个实时性强、低成本、低功耗，操作简单的空气质量监测系统就显得非常重要，而无线传感网技术的出现，为解决上述问题提供了一种思路[1]。
1 系统总体方案设计在本设计中，城市空气质量监测系统由分布于某一区域中的传感器节点、网络协调器节点组成和监控室内的上位机组成。
监测人员通过上位机实时查看监控区域内的环境参数。
由于本设计只模拟了某一区域，此区域在各无线传感器节点的通信覆盖范围内，故本系统无线网络中只设一个网络调器节点和数个传感器节点。
考虑到ZigBee无线协议的低功耗、时延短、安全可靠等特点，选择星型网络拓扑结构[2]。
网络协调器节点和无线传感器节点均基于CC2430构建。
基于ZigBee无线传感器网络的环境质量监测系统设计
无线互联科技Wireless Internet Technology 第13期2019年7月No. 13July, 2019基TZigBee 无线传感器网络的环境质量监测系统设计马爱霞，徐音（郑州工商学院工学院，河南郑州 450014）摘 要：以CC2530模块为核心构建无线传感网络，将采集的粉尘、温湿度、光照等环境数据传输至远程监测中心，通过上位 机软件读取与储存环境数据，实现环境参数远程监测。
文章根据系统的方案，设计其硬件电路功能，并设计了终端传感器节 点、中间协调器节点以及监控中心的软件流程。
关键词：温湿度；光照；ZigBee ；无线传感网络随着人们生活水平的日益提高及科技技术的进步，环境 问题越来越受到重视，人们日常关注空气质量如同每天关注 天气预报一样频繁。
传统的环境监测技术主要是通采用人 工的方式，使用测量温湿度等指数的仪器检测环境质量参 数，人力、财力得到大量的消耗，并且在一些环境比较恶劣 的区域，使用人工方式很难实时监测，以上弊端都是传统监 测方法存在的。
随着互联网技术和无线传输技术的发展，这 些技术慢慢被投入到环境监测系统中来。
环境检测技术主 要运用的3种技术：传感器技术、通信技术、计算机技术。
传 感器完成检测信息的采集，通信技术完成信息传输,计算机 技术实现数据的处理。
无线传感器网络是由许多微小传感器节点构成的，微小 传感器负责系统数据的采集，各节点之间进行通信。
微小传 感器以多跳无线通信方式构成自组织的网络系统。
因其具有 可靠、灵活、准确等优点，同时，部件造价低廉、部署和维护 简单，近年来普及应用得非常快。
现在在智能家居、环境监 测、智能交通等领域得到了广泛应用。
1系统总体方案的设计本文是基于ZigBee 无线传感器技术的环境数据釆集和 控制系统"。
该系统由监测点、中心控制节点、通用分组无线 服务（General Packet Radio Service, GPRS ）网络和上位机 监控中心组成。
基于云计算的智能城市空气质量监测研究
基于云计算的智能城市空气质量监测研究第一章前言近年来，城市空气质量问题愈发严重，成为制约城市发展的瓶颈之一。
随着互联网技术的不断发展，特别是云计算、大数据、物联网等技术的推广应用，人们对城市空气质量的监测、预警、治理等方面也进行了大量的尝试。
本文将针对基于云计算的智能城市空气质量监测等方面进行深入研究与探讨。
第二章云计算技术在智能城市空气质量监测中的应用2.1 即时监测云计算技术可以通过构建传感器网络，实现对空气质量的即时监测。
在城市的关键节点，安装带有传感器的设备，连接Internet，将数据通过云计算通道传入云端数据中心，实现实时监测、数据收集与预警功能。
2.2 数据分析云计算技术可以通过大数据分析技术，对海量的空气质量监测数据进行挖掘，发现空气质量的规律，分析影响空气质量的因素，并依此提出改善空气质量的对策。
2.3 数据共享云计算技术可以将城市不同监测点的数据共享，使得空气质量监测不再仅局限于单一的监测点，而能够实现全面、系统性的监测，更为准确的了解城市的空气质量状况，提高治理效果。
第三章云计算技术在智能城市空气质量治理中的应用3.1 智能决策云计算技术可以通过大数据分析和人工智能技术，建立智能决策系统，提供对空气质量治理的指导方案。
依据各种气象、环境因素的数据分析，制定出更为精细、更能经济、科学地治理空气污染的方案。
3.2 智慧供能云计算技术可以通过智慧供能技术，实现城市的能源共享与协调。
例如，可以通过智能控制技术实现城市交通状况的优化，防止堵车排放污染等。
3.3 垃圾分类垃圾分类也是治理城市空气质量的关键之一，通过云计算技术，可以根据垃圾信息、生成规律等数据进行分析，制定相应的治理工作方案。
第四章云计算技术在智能城市空气质量监测与治理中面临的挑战与未来方向4.1 隐私和安全云计算技术的数据收集、传输和共享，都会面临着数据隐私和安全的问题。
如何保证数据的安全性、防止数据泄露和数据篡改，是云计算技术在智能城市空气质量监测与治理中需要面临和解决的重要问题。
基于ZigBee技术的室内环境检测系统设计论文
毕业设计论文基于ZigBee技术的室内环境检测系统设计摘要随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展，无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域，已成为电子信息技术发展的一个热点。
CC2430是TI公司针对ZigBee的无线传感网芯片解决方案，具有功耗低，可靠性高，组网简单等优势。
基于CC2430和ZigBee协议，设计了温湿度数据采集系统，分别给出了协调器和普通节点的软件算法，在干扰环境下测试表明，网络具有较强的鲁棒性和自组能力。
本文主要介绍基于STC12C5608AD单片机为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计，实现了在家庭环境中对温度、湿度、灯光及家用电能质量的检测，其中分别用相应传感器、电流互感器、电压互感器。
其中，将温度、湿度、灯光传感器的模拟量经过单片机AD转换处理后输出相应的控制动作调节相应参数；电能质量的检测，将互感器与电能质量及单相双向功率集成电路芯片CS5460A结合检测电压、电流、功率等检测，经单片机输出相应保护控制:瞬时过电流保护，过载保护、过电压保护、失压保护等。
本设计使用ZigBee无线网络协议，将系统参数传输及控制，也可与上位机实时通讯和监控。
关键词：单片机，传感器，ZigBee，环境监测，继电保护Design of Indoor Environment Monitoring System Based on ZigBee TechnologyABSTRACTWith the rapid development of embedded computing, sensor, wireless communication technology, wireless sensor network is widely used in environmental monitoring, military defense, industrial and agricultural control fields, has become a hotspot in the development of electronic information technology. CC2430 is a wireless sensor network chip for ZigBee TI solution, with low power consumption, high reliability, simple networking advantages. CC2430 and based on ZigBee protocol, design the temperature and humidity data acquisition system, the software algorithm coordinator and ordinary nodes are given respectively, tested in interference environment, the network has strong robustness and self-organizing ability.This paper mainly introduces the design of hardware circuit and software flow design of family environment monitoring system based on STC12C5608AD SCM as the core, realizes in the home environment of temperature, humidity, lighting and household electrical energy quality detection, which were treated with corresponding sensors, current transformer, voltage transformer. Among them, the analog temperature, humidity, light sensor through the SCM AD conversion processing output control action corresponding adjusting the corresponding parameters; detection of power quality, the transformer and power quality and single phase bidirectional power integrated circuit chip CS5460A combined detection of voltage, current, power detection, SCM outputs corresponding protection control: instantaneous over current protection, overload protection, over-voltage protection, under-voltage protection etc.. This design uses ZigBee wireless network protocol, the system parameters of transmission and control, is also available with a PC real-time communication and monitoring.Keywords: Microcontroller, Sensor, ZigBee, Environmental Monitoring,目录第1章绪论 (1)1.1 本文研究背景与意义 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 国内外发展现状及分析 (2)1.4 典型无线网络技术介绍 (3)1.4.1 ZigBee技术 (3)1.4.2 Wi-Fi技术 (3)1.4.3蓝牙技术 (3)1.5 本文主要研究内容及创新 (4)1.5.1本文主要研究内容 (4)1.5.2本文主要研究创新点 (4)第2章 ZigBee技术综述 (5)2.1 ZigBee技术介绍 (5)2.2 ZigBee协议分析 (7)第3章家居环境监测系统方案 (8)3.1 系统结构 (8)3.2 系统功能定义 (8)3.3 系统设计要求 (10)第4章家居环境监测系统硬件设计 (11)4.1 系统电源电路 (11)4.2 STC12C5608AD单片机 (12)4.3 家居环境参数采集模块 (13)4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 (13)4.3.2 烟雾传感器MQ-2 (13)4.3.3 光照强度传感器 (14)4.3.4 电压电流检测及保护 (15)4.4 RS485通讯模块 (16)4.5 LCD液晶显示模块 (16)第5章系统软件设计 (18)5.1 ZigBee无线通讯协议 (18)5.2 温湿度传感器程序 (19)5.3 烟雾传感器程序 (20)5.4 电压电流检测及程序 (20)第6章系统性能测试与评述 (22)6.1 硬件测试 (22)6.2 软件测试 (22)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)附件A 系统原理图 (26)附件B 系统程序 (27)第1章绪论1.1本文研究背景与意义千百年来，人类都在关注着自身的生活和居住条件，并努力改善和提高之。
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基于ZigBee的昆明城市空气质量监测
【摘要】在传统的空气质量环境监测中，有线传感器网络存在诸多问题，如布线复杂、传感器位置不灵活、节点延展性差、电缆老化腐蚀、监测位置不灵活等问题。
采用zigbee无线传感器网络技术构建无线传感器网络，用于监测二氧化碳浓度、二氧化硫浓度、一氧化碳浓度。
并基于labwindows/cvi构建了上位机监测界面、实现了传感器网络与上位机的通信。
该系统具有传感器布置灵活、低功耗、易于安装维护及扩展，成本较低、实用性较强的特点。
【关键词】 zigbee 无线传感器网络 labwindows/cvi
目前，我国空气污染防治工作取得一些进展，但与国外发达国家相比，污染物浓度仍处于高位水平。
随着城镇化进程的加速，我国环境空气污染类型正从以一次污染物为主的煤烟型污染，转变为一次污染和二次污染并存的复合型空气污染，从城市的局地污染发展为城市群的区域污染。
为改善环境空气质量，需要全面了解环境空气质量状况的现状特征及其污染物的来源。
因此，环境空气质量监测是改善环境空气质量的重要手段。
传统的空气质量监测方式存在一些缺陷，如不能随时随地对空气质量的数据进行监测，只能将在各个监控站收集到的数据发送到特定的数据处理中心进行分析，而且目前的监控费用居高，数据传输的成本也较高。
因此，研究一个实时性强、低成本、低功耗，操作简单的空气质量监测系统就显得非常重要，而无线传感网技术的出现，为解决上述问题提供了一种思路[1]。
1 系统总体方案设计
在本设计中，城市空气质量监测系统由分布于某一区域中的传感器节点、网络协调器节点组成和监控室内的上位机组成。
监测人员通过上位机实时查看监控区域内的环境参数。
由于本设计只模拟了某一区域，此区域在各无线传感器节点的通信覆盖范围内，故本系统无线网络中只设一个网络调器节点和数个传感器节点。
考虑到zigbee无线协议的低功耗、时延短、安全可靠等特点，选择星型网络拓扑结构[2]。
网络协调器节点和无线传感器节点均基于cc2430构建。
协调器节点通过串口与lab windows/cvi构成的上位机通信，接收上位机发送的指令，并将指令传送给传感器节点；传感器节点负责采集所需数据并将数据封装后反馈给协调器节点，并最终传到监控室内的上位机。
系统总体方案如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 网络协调器节点硬件设计
网络协调器节点所使用的模块是ti公司的cc2430，这款芯片延用了以往cc2420芯片的架构，在单个芯片上整合了zigbee射频前端、内存和微控制器。
它包含增强型8051mcu、32/64/128k闪存、8kb sram.、还包括模数转换（adc）、定时器（timer）、32khz晶振的休眠模式定时器等模块。
在此基础上采用max3232芯片构建
rs-232接口与上位机进行通信。
电路如图2所示。
2.2 传感器节点硬件设计
传感器节点所采用的模块与协调器节点一样，除了具有cc 2430单元外，还包括传感器单元，以便挂载采集环境参数所需的传感器。
下面就分别对各个传感器单元电路进行介绍。
2.2.1 温湿度传感器电路
温湿度传感器采用hsm-20r，其具有湿滞小、耐高温、温湿度一体、线性电压信号输出等特点，可直接与cc2430的i/o口连接。
其接口电路如图3所示。
2.2.2 二氧化碳浓度传感器电路
二氧化碳浓度传感器采用mg-811，mg-811为固体电解质传感器，它的信号输出阻抗非常高，因此不能直接测量其输出信号。
设计电路时可以在传感器信号输出后端接一级阻抗变换电路，将传感器输出阻抗降低到普通可测量级，阻抗变换运算放大器必须选用高输入阻抗型，比如ca3140，其接口电路如图4所示。
2.2.3 一氧化碳传感器电路
一氧化碳传感器电路有tgs2442构成，它具有低功耗，后期电路简单等特点，其检测范围在：30--1000ppm，电路电压为5v，可直接由传感器节点的电源电压供电[3]。
3 系统软件设计
3.1 网络协调器节点程序设计
网络协调器负责接收上位机发送来的采集指令，同时也负责维护目前连接设备的列表，支持以前的连接设备能够加入网络功能。
初始阶段，协调器负责硬件配置、网络配置和协议栈后，进入网络监
听功能，接收传感器节点的panid后，与已存储的地址比较，可用于检查是否有传感器节点未加入网络或上位机的指令是发送给哪
个传感器节点的。
协调器还可接收传感器节点反馈回的数据，并把数据上传至上位机。
其程序流程图如图5所示。
3.2 传感器节点程序设计
传感器节点负责接收网络协调器转发的采集指令，在接收到采集指令后，会启动相应的传感器采集所需的环境参数值，并将采集的环境参数值封装成数据包（如表1）反馈给协调器节点，其程序流程图如图6所示。
3.3 上位机程序设计
上位机程序采用labwindows/cvi软件来实现，对采集到的数据进行记录和显示，可以实现多个节点同类数据的比较、历史数据回放，界面清晰，容易操作。
上位机这程序的流程图如图7所示[4]。
4 实验与分析
在若干个实验室内均布3个传感器节点，并在监控室内顶部放置网络协调器节点，将网络协调器通过rs-232接口与上位机相连，进行系统测试。
经测试，数据传输准确，没有丢失现象，各节点所示数据与实际值接近，误差较小。
5 结语
zigbee无线传感器网络具有低功耗、低成本等特点，将其与labwindows/cvi结合，应用于空气质量监测，具有布线灵活、结构
简单、易于安装维护及扩展的特点，可根据实际情况扩展其传感器节点，能够满足环境监测的需要。
参考文献：
[1]徐伟恒，张晴晖，李俊萩等.基于gprs和zigbee的精准林业环境因子监测模式研究[j].安徽农业科学，2011，39（23）. [2]李银华，姬光锋，韩郡业.无线传感器网络在温室环境监测系统中的应用[j].自动化仪表，2010，31（10）：61～62.
[3]乔晓军，张馨，王成等.无线传感器网络在农业中的应用[j].农业工程学报，2005，21（2）：232～234.
[4]熊伟丽，贾岩，邵金涛等.农田环境信息监测的无线传感器网络节点设计[j].传感器与微系统，2011，30（4）：87～89.。