專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于室內(nèi)甲醛濃度的監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲 醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)注度的提高，在進行室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測時，經(jīng)常會對主要的 室內(nèi)空氣污染源甲醛濃度進行測量。甲醛是建筑材料和家用品中廣泛使用的化學(xué)物質(zhì)。室內(nèi) 的甲醛主要來源于建筑材料、抽煙、家用品及煤氣爐燃燒，膠水或油漆等。當(dāng)室內(nèi)甲醛濃度 很高時會觸發(fā)哮喘，嚴(yán)重時還會致癌。
進行室內(nèi)甲醛濃度測量的方法主要是使用甲醛檢測設(shè)備，如惠州綠安仕環(huán)?？萍加邢薰?司生產(chǎn)的甲酸檢測儀；另外有甲醛速測試劑，如ZETA置頂(上海)環(huán)境科技研究應(yīng)用中心 生產(chǎn)的ZETA甲醛速測試劑。這些設(shè)備或試劑雖都能在現(xiàn)場快速檢測出甲醛濃度，精度較高， 有些檢測設(shè)備還可以設(shè)定檢測時間。但這些設(shè)備一般為手持便攜式設(shè)備，需要人員進入監(jiān)測 室內(nèi)進行測試工作，測試方法為單點測量，如果要長時間進行監(jiān)測工作，設(shè)備需要外接電源， 使用不方便，且對人體有危害。并且單次單k測量得到的數(shù)據(jù)不一定能代表室內(nèi)空氣中長期 存在的甲醛濃度水平，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳 輸量小，傳輸延時和功耗消耗低的實時監(jiān)測、感知和釆集各種環(huán)境或監(jiān)測對象信息中，采用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行環(huán)境監(jiān)測的方法開始受到關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般由協(xié)調(diào)器節(jié)點、 路由器節(jié)點和傳感器節(jié)點組成，節(jié)點硬件裝置一般采用微控制器加上射頻模塊的設(shè)計方式， 如"用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點裝置"(CN 200610097418.4)和"無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 室內(nèi)空氣污染節(jié)點的硬件設(shè)計與實現(xiàn)"(王盛慧，鄧志東，裴忠民.長春工業(yè)大學(xué)電氣與電子 工程學(xué)院.中南大學(xué)學(xué)報增刊,2007.8)，然而這種實現(xiàn)方式相對于片上系統(tǒng)SoC，其硬件復(fù)雜 度較高，體積較大，能耗較高，所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不利于連續(xù)測量室內(nèi)空氣污染程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硬件復(fù)雜度低、體積小、能耗低、可長時間工作、能靈活放置 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自 組織、自適應(yīng)的特點，當(dāng)節(jié)點位置變化后，網(wǎng)絡(luò)依然能夠保持良好的連通性；該系統(tǒng)的監(jiān)測 方法操作簡單、人體危害小、測量精確度高。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是在1 10個甲醛濃度被監(jiān) 測室內(nèi)分別設(shè)置有1 20個傳感器節(jié)點和1 10個路由器節(jié)點，路由器節(jié)點或分別與傳感器
節(jié)點、監(jiān)測中心節(jié)點無線連接，或路由器節(jié)點分別與傳感器節(jié)點、監(jiān)測中心節(jié)點無線連接，
監(jiān)測中心節(jié)點通過串口線與PC機連接。其中
所述的監(jiān)測中心節(jié)點的結(jié)構(gòu)是電源模塊的電壓輸出端VCC分別與SOC芯片的工作電壓
輸入端Vcc一soc、 LCD顯示模塊的工作電壓輸入端Vdd連接，電源模塊的地線端GND分別 與SoC芯片地線端GND、 LCD顯示模塊的地線端GND連接；LCD顯示模塊的寄存器選擇 端RS、讀寫控制端RW、讀寫使能端E、數(shù)據(jù)輸入/輸出端DB
分別與SoC芯片的輸入/ 輸出端PO—4、 P0—5、 P0—7、 Pl
連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC芯片的時鐘 輸入端CLK'連接；用戶按鍵模塊的操作按ri端Key、復(fù)位按鍵端Reset分別與SoC芯片的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器的第7通道ADC—6、系統(tǒng)復(fù)位端Reset連接；天線模塊的射頻信號正極性端RF一P、 射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF一N分別與SoC芯片的射頻信號正極性端 RF一P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N連接；串口通信模塊的接收端 RX、發(fā)送端TX、發(fā)送請求端RTS、發(fā)送清除端CTS分別與SoC芯片的串口發(fā)送端TX、接 收端RX、發(fā)送請求端RTS、發(fā)送清除端CTS連接。
所述的路由器節(jié)點的結(jié)構(gòu)是電源模塊的電壓輸出端Vcc、地線端GND分別與SoC芯片 的工作電壓輸入端Vcc—soc、地線端GND連接；系統(tǒng)復(fù)位模塊的復(fù)位按鍵端Reset與SoC芯 片的系統(tǒng)復(fù)位端Reset連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC芯片的時鐘輸入端CLK連 接；LED顯示模塊的輸入端LED與SoC芯片的輸入/輸出端P1一0連接；天線模塊的射頻信 號正極性端RF—P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N分別與SoC芯片 的射頻信號正極性端RF一P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N連接。
所述的傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)是電源模塊的電壓輸出端Vcc分別與SoC芯片的工作電壓輸 入端Vcc_SOc、電源管理模塊的電壓輸入端Vcc連接，電源模塊的地線端GND分別與SoC 芯片的地線端GND、電源管理模塊地線端GND連接；電源管理模塊的使能端V_en、輸出電 壓l端Vcc一l、輸出電壓2端Vc(^2分別與SoC芯片的輸入/輸出端P0一0、甲醛傳感器模塊 的工作電壓端Vcc—1、信號放大模塊的工作電壓端Vcc—2連接，電源管理模塊的地線端GND 分別與甲醛傳感器模塊的地線端GND、信號放大模塊的地線端GND連接；甲醛傳感器模塊 的輸出信號端S一out與信號放大模塊的輸入信號端X—in連接；信號放大模塊的輸出信號端 Y_out與SoC芯片的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的第五通道ADC一4連接；天線模塊的射頻信號正極性端
RF_P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF一N分別與SoC芯片的射頻信號 正極性端IU^P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N連接；LED顯示模 塊的輸入端LED與SoC芯片的輸入/輸出端'P1—0連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC 芯片的時鐘輸入端CLK連接。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的監(jiān)測方法采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)的監(jiān)測或由操作PC 機的步驟S1、監(jiān)測中心節(jié)點的步驟S2、路由器節(jié)點的步驟S3和傳感器節(jié)點的步驟S4完成， 或由操作監(jiān)測中心節(jié)點的步驟S5、路由器節(jié)點的步驟S3和傳感器節(jié)點的步驟S4完成，其方 法分別是，
操作PC機的步驟S1、監(jiān)測中心節(jié)點的步驟S2、路由器節(jié)點的步驟S3和傳感器節(jié)點的 步驟S4完成，其具體步驟是
步驟Sl-l，啟動PC機的應(yīng)用程序并完成與監(jiān)測中心節(jié)點的連接； 步驟Sl-2，用戶選擇操作指令；
步驟Sl-3，發(fā)送操作指令到監(jiān)測中心節(jié)點；
步驟Sl-4， PC機等待回復(fù)信息；
步驟Sl-5， PC機處理錯誤報告；
步驟Sl-6， PC機處理信息；
步驟S2-1，啟動監(jiān)測中心節(jié)點，進行硬件初始化和網(wǎng)絡(luò)初始化，建立網(wǎng)絡(luò)；
步驟S2-2，等待PC機指令和路由器節(jié)點信息；
步驟S2-3，監(jiān)測中心節(jié)點處理并發(fā)送指令到路由器節(jié)點；
步驟S2-4，監(jiān)測中心節(jié)點處理并發(fā)送信息到PC機；
步驟S2-5，監(jiān)測中心節(jié)點處理并發(fā)送錯，報告到PC機；
步驟S3-1，啟動路由器節(jié)點，進行硬件初始化和網(wǎng)絡(luò)初始化，加入網(wǎng)絡(luò)；
步驟S3-2，等待信息；
步驟S3-3，路由器節(jié)點處理并發(fā)送信息到監(jiān)測中心節(jié)點； 步驟S3-4，路由器節(jié)點處理并發(fā)送信息到傳感器節(jié)點；
步驟S4-1，啟動傳感器節(jié)點，進行硬件初始化和網(wǎng)絡(luò)初始化，加入網(wǎng)絡(luò)； 步驟S4-2，等待指令；
步驟S4-3，傳感器節(jié)點執(zhí)行指令并采集甲醛濃度數(shù)據(jù)； 步驟S4-4，傳感器節(jié)點發(fā)送信息到監(jiān)測中心節(jié)點；
-操作監(jiān)測中心節(jié)點的步驟S5、路由器節(jié)點的步驟S3和傳感器節(jié)點的步驟S4完
成，其步驟是
步驟S5-1，啟動監(jiān)測中心節(jié)點，進行硬件初始化和網(wǎng)絡(luò)初始化，建立網(wǎng)絡(luò)；
步驟S5-2，選擇操作指令；
步驟S5-3，處理并發(fā)送指令；
步驟S5-4，等待回復(fù)信息；
步驟S5:5，處理并顯示收到的信息；
步驟S5-6，進入等待狀態(tài)；
路由器節(jié)點、傳感器節(jié)點的操作步驟分別同步驟S3、 S4。
由于采用上述技術(shù)方案，本系統(tǒng)節(jié)點的硬件裝置使用片上系統(tǒng)SoC的實現(xiàn)方式，節(jié)點的 硬件復(fù)雜度低、體積小、能耗低。另外，由于節(jié)點可以靈活放置于甲醛濃度被監(jiān)測室內(nèi)，所 組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自組織、自適應(yīng)的特點，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點位置變化后，網(wǎng)絡(luò) 依然能夠保持良好的連通性。
本發(fā)明將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用于室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測，使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點布局不僅 符合中華人民共和國室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18883-2002)中的選點要求，能對監(jiān)測室內(nèi)的 多點連續(xù)測量，且不會出現(xiàn)傳統(tǒng)方法中布線帶來的不便，有效地避免了工作人員長期滯留被 監(jiān)測室內(nèi)的情況，能使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點長時間工作手被監(jiān)測室內(nèi)，測量精確，數(shù)據(jù)的可靠性高且對 人體危害小。


圖1是本發(fā)明的一種系統(tǒng)示意圖2是本發(fā)明的另一種系統(tǒng)示意圖3是圖1、圖2中的監(jiān)測中心節(jié)點[3]的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖1、圖2中的路由器節(jié)點[4]的結(jié)構(gòu)示意圖5是圖1、圖2中的傳感器節(jié)點[5]的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明的一種監(jiān)測方法流程框圖;.
圖7是本發(fā)明的另一種監(jiān)測方法流程框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述
實施例l 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)，如圖l所示該系統(tǒng)的
監(jiān)測中心節(jié)點[3]、路由器節(jié)點[4]、傳感器節(jié)點[5]按樹狀拓?fù)湫纬删W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在2 4個甲醛 濃度被監(jiān)測室內(nèi)[6]分別設(shè)置有3 5個傳感器節(jié)點[5]和1個路由器節(jié)點[4]，路由器節(jié)點[4]分
別與傳感器節(jié)點[5]、監(jiān)測中心節(jié)點[3]無線連接，監(jiān)測中心節(jié)點[3]通過串口模塊[1]與PC機[2] 連接。其監(jiān)測中心節(jié)點[3]、路由器節(jié)點[4]，傳感器節(jié)點[5]中的SoC芯片選用的是Ti公司制 造的CC2430芯片。
所述的監(jiān)測中心節(jié)點[3]的結(jié)構(gòu)如圖3所示電源模塊的電壓輸出端Vcc分別與SoC芯片 的工作電壓輸入端Vcc—soc、 LCD顯示模塊的工作電壓輸入端Vdd連接，電源模塊的地線端 GND分別與SoC芯片地線端GND、 LCD顯示模塊的地線端GND連接；LCD顯示模塊的寄 存器選擇端RS、讀寫控制端RW、讀寫使能端E、數(shù)據(jù)輸入/輸出端DB
分別與SoC芯 片的輸入/輸:出端P0—4、 P0—5、 P0—7、 Pl
連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC 芯片的時鐘輸入端CLK連接;用戶按鍵模塊的操作按鍵端Key、復(fù)位按鍵端Reset分別與SoC 芯片的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的第7通道ADC一6、系統(tǒng)復(fù)位端Reset連接；天線模塊的射頻信號正極性 端RI^P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF一N分別與SoC芯片的射頻信 號正極性端RF—P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N連接；串口通信 模塊的接收端RX、發(fā)送端TX、發(fā)送請求端RTS、發(fā)送清除端CTS分別與SoC芯片的串口 發(fā)送端TX、接收端RX、發(fā)送請求端RTS、發(fā)送清除端CTS連接。
所述的路由器節(jié)點[4]的結(jié)構(gòu)如圖4所示電源模塊的電壓輸出端Vcc、地線端GND分別 與SoC芯片的工作電壓輸入端Vcc一soc、地線端GND連接；系統(tǒng)復(fù)位模塊的復(fù)位按鍵端Reset 與SoC芯片的系統(tǒng)復(fù)位端Reset連接；時f村莫塊的時鐘輸出端CLK與SoC芯片的時鐘輸入 端CLK連接；LED顯示模塊的輸入端LED與SoC芯片的輸入/輸出端PlJ)連接；天線模塊 的射頻信號正極性端RF—P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N分別與 SoC芯片的射頻信號正極性端RF一P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF一N 連接。
所述的檢傳感器節(jié)點[5]的結(jié)構(gòu)如圖5所示電源模塊的電壓輸出端Vcc分別與SoC芯片 的工作電壓輸入端Vcc一soc、電源管理模塊的電壓輸入端Vcc連接，電源模塊的地線端GND 分別與SoC芯片的地線端GND、電源管理模塊地線端GND連接；電源管理模塊的使能端 V—en、輸出電壓1端Vcc—1 、輸出電壓2端Vcc—2分別與SoC芯片的輸入/輸出端P0—0、甲 醛傳感器模塊的工作電壓端Vcc_l、信號放大模塊的工作電壓端Vcc一2連接，電源管理模塊 的地線端GND分別與甲醛傳感器模塊的地線端GND、信號放大模塊的地線端GND連接； 甲醛傳感器模塊的輸出信號端S—out與信號放大模塊的輸入信號端X—in連接；信號放大模塊 的輸出信號端Y_out與SoC芯片的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的第五通道ADC—4連接；天線模塊的射頻信
號正極性端^_ 、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF一N分別與SoC芯片 的射頻信號正極性端RF—P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF_N連接； LED顯示模塊的輸入端LED與SoC芯片的輸入/輸出端PI—0連接；時鐘模塊的時鐘輸出端 CLK與SoC芯片的時鐘輸入端CLK連接。
本系統(tǒng)的監(jiān)測方法如圖6所示，該監(jiān)測由操作PC機[2]的步驟S1、監(jiān)測中心節(jié)點[3]的步 驟S2、路由器節(jié)點[4]的步驟S3和傳感器節(jié)點[5]的步驟S4完成，其監(jiān)測方法是
PC機[2]的操作步驟S1為
步驟S1-1，在PC機[2]上啟動應(yīng)用程序，PC機[2]通過串口線[1]完成與監(jiān)測中心節(jié)點[3〗 的連接；
步驟Sl-2，用戶選擇操作指令；
步驟Sl:3， PC機[2]通過串口線[1]將用戶選擇的操作指令發(fā)送到監(jiān)測中心節(jié)點[3]; 步驟Sl-4，指令成功發(fā)送到監(jiān)測中心節(jié)點[3]之后，PC機[2]等待回復(fù)信息； 步驟Sl-5，當(dāng)接收到的回復(fù)信息為錯誤報告時，PC機[2]處理該錯誤報告； 步驟Sl-6，當(dāng)接收到的回復(fù)信息為數(shù)據(jù)信息時，PC機[2]處理該信息中的數(shù)據(jù)。 監(jiān)測中心節(jié)點[3]的操作步驟S2是
步驟S2-1，啟動監(jiān)測中心節(jié)點[3]，進行硬件的初始化和網(wǎng)絡(luò)的初始化，建立網(wǎng)絡(luò)； 步驟S2-2，等待PC機[2]發(fā)送指令和路由器節(jié)點[4]發(fā)送到監(jiān)測中心節(jié)點[3]的信息； 步驟S2-3，監(jiān)測中心節(jié)點[3]接收到的信息為PC機[2]指令時，監(jiān)測中心節(jié)點[3]處理該信
息，并發(fā)送到路由器節(jié)點[4];
步驟S2，4，監(jiān)測中心節(jié)點[3]接收到的信息為路由器節(jié)點[4]發(fā)送的信息時，監(jiān)測中心節(jié)點處理該信息，并通過串口發(fā)送到PC機[2];
步驟S2-5，發(fā)送錯誤時，發(fā)送錯誤報告信息到PC機[2]。 路由器節(jié)點[4]的操作步驟S3是
步驟S3-1，啟動路由器節(jié)點[4]，進行硬件的初始化和網(wǎng)絡(luò)的初始化，加入網(wǎng)絡(luò)； 步驟S3-2，等待信息；
步驟S3-3，當(dāng)信息來自傳感器節(jié)點[5]時，將信息進行處理并發(fā)送到監(jiān)測中心節(jié)點[3]; 步驟S3-4，當(dāng)信息來自監(jiān)測中心節(jié)點[3]時，將信息進行處理并發(fā)送到傳感器節(jié)點[5]。 傳感器節(jié)點[5]的操作步驟S4是
步驟S4-1，啟動傳感器節(jié)點[5]，進行硬;件的初始化和網(wǎng)絡(luò)的初始化，加入網(wǎng)絡(luò)； 步驟S4-2，完成初始化工作之后，節(jié)點進入等待指令狀態(tài)；
步驟S4-3，接收到指令并執(zhí)行指令，開啟電源管理模塊，傳感器節(jié)點[5]開始通過傳感器 模塊采集數(shù)據(jù)；
步驟S4-4，數(shù)據(jù)采集完畢后，傳感器節(jié)點[5]發(fā)送數(shù)據(jù)到監(jiān)測中心節(jié)點[3]，發(fā)送成功后， 節(jié)點又進入等待指令狀態(tài)。
實施例2 —種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)，如圖2所示在4~5個 甲醛濃度被監(jiān)測室內(nèi)[6]分別設(shè)置有5 8個傳感器節(jié)點[5]和1個路由器節(jié)點[4]，路由器節(jié)點 [4]分別與傳感器節(jié)點[5]、監(jiān)測中心節(jié)點[3]無線連接。其傳感器節(jié)點[5]、路由器節(jié)點[4]、監(jiān) 測中心節(jié)點[3]的結(jié)構(gòu)同實施例1所述；監(jiān)測中心節(jié)點[3]、路由器節(jié)點[4]，傳感器節(jié)點[5]中 的SoC芯片選用的是Jennie公司的JN5121芯片。
本系統(tǒng)的監(jiān)測方法如圖7所示，該系統(tǒng)由操作監(jiān)測中心節(jié)點[3]的步驟S5、路由器節(jié)點[4] 的步驟S3和傳感器節(jié)點[5]的步驟S4分3步完成，其監(jiān)測方法是
監(jiān)測中心節(jié)點[3]的操作步驟S5是
步驟S5^，啟動監(jiān)測中心節(jié)點[3]，進fi^更件初始化和網(wǎng)絡(luò)初始化，建立網(wǎng)絡(luò)； 步驟S5-2，用戶通過LCD顯示模塊和按鍵模塊的配合，選擇操作命令； 步驟S5-3，處理并發(fā)送用戶選擇的操作指令，當(dāng)發(fā)送不成功時，重新進入用戶操作指令 選擇；
步驟S5-4，當(dāng)指令發(fā)送成功，該節(jié)點就等待回復(fù)信息；若指令未發(fā)送成功，該節(jié)點返回
到用戶操作指令選擇；
步驟S5-5，將接收到的數(shù)據(jù)進行處理，然后顯示到LCD顯示模塊上；
步驟S5-6，當(dāng)完成了一次操作，若不選擇新的操作指令，系統(tǒng)進入操作等待狀態(tài)，同時
監(jiān)聽用戶按鍵有無變化，當(dāng)有按鍵狀態(tài)變化時，系統(tǒng)返回到用戶選擇操作指令菜單。 路由器節(jié)點[4]的監(jiān)測步驟同實施例1中^]路由器節(jié)點[4]的監(jiān)測步驟S3。 傳感器令點[5]的監(jiān)測步驟同實施例1中的傳感器節(jié)點[5]的監(jiān)測步驟S4。 本具體實施方式
的硬件復(fù)雜度低、體積小、能耗低。另外，由于節(jié)點可以靈活放置于甲
醛濃度被監(jiān)測室內(nèi)，所組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自組織、自適應(yīng)的特點，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的
節(jié)點位置變化后，網(wǎng)絡(luò)依然能夠保持良好的連通性。本系統(tǒng)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用于室
內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測，使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點布局不僅符合中華人民共和頃室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (GB/T 18883-2002)中的選點要求，能對監(jiān)測室內(nèi)的多點進行連續(xù)測量，且不會出現(xiàn)傳統(tǒng)方
法中布線帶來的不便，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能長時間工作，有效地避免了工作人員長期滯留被監(jiān)測室內(nèi)
的情況，操作簡單、測量精確、數(shù)據(jù)的可靠性高且對人體危害小。
權(quán)利要求
1、一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在1～10個甲醛濃度被監(jiān)測室內(nèi)[6]分別設(shè)置有1～20個傳感器節(jié)點[5]和1～10個路由器節(jié)點[4]，路由器節(jié)點[4]或分別與傳感器節(jié)點[5]、監(jiān)測中心節(jié)點[3]無線連接，路由器節(jié)點[4]或分別與傳感器節(jié)點[5]、監(jiān)測中心節(jié)點[3]無線連接，監(jiān)測中心節(jié)點[3]通過串口線[1]與PC機[2]連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所 述的監(jiān)測中心節(jié)點[3]的結(jié)構(gòu)是電源模塊的電壓輸出端Vcc分別與SoC芯片的工作電壓輸入 端Vcc一soc、 LCD顯示模塊的工作電壓輸入端Vdd連接，電源模塊的地線端GND分別與SoC 芯片地線端GND、 LCD顯示模塊的地線端GND連接；LCD顯示模塊的寄存器選擇端RS、 讀寫控制端RW、讀寫使能端E、數(shù)據(jù)輸入/輸出端DB
分別與SoC芯片的輸入/輸出端 P0一4、 P0—5、 P0—7、 Pl
連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC芯片的時鐘輸入端 CLK連接；用戶按鍵模塊的操作按鍵端Key、復(fù)位按鍵端Reset分別與SoC芯片的模/數(shù)轉(zhuǎn)換 器的第7通道ADC—6、系統(tǒng)復(fù)位端Reset連接；天線模塊的射頻信號正極性端RF一P、射頻功 率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N分別與SoC芯片的射頻信號正極性端RF_P、 射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF一N連接；串口通信模塊的接收端RX、 發(fā)送端TX、發(fā)送請求端RTS、發(fā)送清除端CTS分別與SoC芯片的串口發(fā)送端TX、接收端 RX、發(fā)送請求端RTS、發(fā)送清除端CTS連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所 述的路由器節(jié)點[4]的結(jié)構(gòu)是電源模塊的電壓輸出端Vcc、地線端GND分別與SoC芯片的 工作電壓輸入端Vcc—soc、地線端GND連接；系統(tǒng)復(fù)位模塊的復(fù)位按鍵端Reset與SoC芯片 的系統(tǒng)復(fù)位端Reset連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC芯片的時鐘輸入端CLK連接； LED顯示模塊的輸入端LED與SoC芯片的輸入/輸出端PI—0連接；天線模塊的射頻信號正 極性端RF一P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N分別與SoC芯片的射 頻信號正極性端I^^P、射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF—N連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所 述的傳感器節(jié)點[5]的結(jié)構(gòu)是電源模塊的電壓輸出端Vcc分別與SoC芯片的工作電壓輸入端 Vcc_S0C、電源管理模塊的電壓輸入端Vcc連接，電源模塊的地線端GND分別與SoC芯片的 地線端GND、電源管理模塊地線端GND連接；電源管理模塊的使能端V—en、輸出電壓l端 Vcc—1、輸出電壓2端Vcc—2分別與SoC芯片的輸入/輸出端P0—0、甲醛傳感器模塊的工作電 壓端Vcc一l、信號放大模塊的工作電壓端Vcc_2連接，電源管理模塊的地線端GND分別與甲 醛傳感器模塊的地線端GND、信號放大模塊的地線端GND連接；甲醛傳感器模塊的輸出信 號端S_out與信號放大模塊的輸入信號端X一in連接;信號放大模塊的輸出信號端Y一out與SoC 芯片的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的第五通道ADC一4連接；天線模塊的射頻信號正極性端RF—P、射頻功率 增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF，N分別與SoC芯片的射頻信號正極性端RF—P、 射頻功率增益電壓端RX/TX、射頻信號負(fù)極性端RF_N連接；LED顯示模塊的輸入端LED 與SoC芯片的輸入/輸出端P1一0連接；時鐘模塊的時鐘輸出端CLK與SoC芯片的時鐘輸入 端CLK連接。
5、 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于該系統(tǒng)的 監(jiān)測或由操作PC機[2]的步驟S1、監(jiān)測中心節(jié)點[3]的步驟S2、路由器節(jié)點[4]的步驟S3和傳 感器節(jié)點[5]的步驟S4完成，或由操作監(jiān)測中心節(jié)點[3]的步驟S5、路由器節(jié)點[4]的步驟S3 和傳感器節(jié)點[5]的步驟S4完成，其方法分別是，——操作PC機[2]的步驟S1、監(jiān)測中心節(jié)點[3]的步驟S2、路由器節(jié)點[4]的步驟S3和傳 感器節(jié)點[5]的步驟S4完成，其具體步驟是-步驟Sl-l，啟動PC機[2]的應(yīng)用程序并^成與監(jiān)測中心節(jié)點[3]的連接；步驟Sl-2，用戶選擇操作指令；步驟Sl-3，發(fā)送操作指令到監(jiān)測中心節(jié)點[3];步驟Sl-4， PC機[2]等待回復(fù)信息；步驟Sl-5， PC機[2]處理錯誤報告；步驟Sl-6， PC機[2]處理信息；步驟S2-1，啟動監(jiān)測中心節(jié)點[3]，初始化硬件和初始化網(wǎng)絡(luò)； 步驟S2-2，等待PC機[2]指令和路由器節(jié)點[4]信息； 步驟S2-3，監(jiān)測中心節(jié)點[3]處理并發(fā)送指令到路由器節(jié)點[4〗； 步驟S2-4，監(jiān)測中心節(jié)點[3]處理并發(fā)送信息到PC機[2〗； 步驟S2-5，監(jiān)測中心節(jié)點[3]處理并發(fā)送錯誤報告到PC機[2]; 步驟S3-1，啟動路由器節(jié)點[4]，初始化硬件和初始化網(wǎng)絡(luò)； 步驟S3-2，等待信息；步驟S3-3，路由器節(jié)點[4]處理并發(fā)送信息到監(jiān)測中心節(jié)點[3]; 步驟S3-4，路由器節(jié)點[4]處理并發(fā)送信息到傳感器節(jié)點[5]; 步驟S4-1，啟動傳感器節(jié)點[5]，初始化硬件和初始化網(wǎng)絡(luò)； 步驟S4-2，等待指令；步驟S4-3，傳感器節(jié)點[5]執(zhí)行指令并采集甲醛濃度數(shù)據(jù)； 步驟S4-4，傳感器節(jié)點[5]發(fā)送信息到監(jiān)測中心節(jié)點[3];——操作監(jiān)測中心節(jié)點[3]的步驟S5、路由器節(jié)點[4]的步驟S3和傳感器節(jié)點[5]的步驟S4 完成，其步驟是步驟S5-1，啟動監(jiān)測中心節(jié)點[3]，初始化硬件和初始化網(wǎng)絡(luò)；步驟S5-2，選擇操作指令；步驟S5-3，處理并發(fā)送指令；步驟S5-4，等待回復(fù)信息；步驟S5-5，處理并顯示收到的信息；步驟S5-6，進入等待狀態(tài)；路由器節(jié)點[4]、傳感器節(jié)點[5]的操作步驟分別同步驟S3、 S4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)甲醛濃度監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。其系統(tǒng)是在1～10個甲醛濃度被監(jiān)測室內(nèi)[6]分別設(shè)置有1～20個傳感器節(jié)點[5]和1～10個路由器節(jié)點[4]，路由器節(jié)點[4]或分別與傳感器節(jié)點[5]、監(jiān)測中心節(jié)點[3]無線連接，路由器節(jié)點[4]或分別與傳感器節(jié)點[5]、監(jiān)測中心節(jié)點[3]無線連接，監(jiān)測中心節(jié)點[3]通過串口線[1]與PC機[2]連接。本系統(tǒng)具有硬件復(fù)雜度低、體積小、能耗低、自組織、自適應(yīng)、測量精確、操作簡單的特點；本系統(tǒng)中的節(jié)點布局符合中華人民共和國室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18883-2002)中的選點要求，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以無線方式通信，且可長時間工作，能有效地避免工作人員長期滯留被監(jiān)測室內(nèi)[6]，對人體危害小。
文檔編號G01N35/00GK101183112SQ20071016863
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者亮 張, 方康玲, 李曉卉, 政 章 申請人:武漢科技大學(xué)