基于嵌入式無(wú)線監(jiān)控空氣質(zhì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)在高科技的進(jìn)步，人們的生活水平有了很大提高，對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，環(huán)境問(wèn)題開始得到社會(huì)的重視，尤其是自己所處的環(huán)境空氣質(zhì)量。目前，環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展的一個(gè)重要方向是開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情、價(jià)格低廉的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，而環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中極為重要的一部分就是如何獲得環(huán)境中的有用參數(shù)，之后才能進(jìn)行后面的分析、決策控制工作。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并傳達(dá)給控制中心，具

2、有可快速部署、無(wú)人值守、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，十分適合于環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
　　 傳感器、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信四大技術(shù)孕育了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被廣泛應(yīng)用于軍事，商業(yè)，醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測(cè)等多方面。本文即采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)基于嵌入式無(wú)線監(jiān)控環(huán)境空氣質(zhì)量的系統(tǒng)。
　　 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量密集的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)小型的嵌入式系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線收發(fā)模塊和電源構(gòu)成。

3、節(jié)點(diǎn)由兩節(jié)五號(hào)電池供電，所以各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能源、計(jì)算能力都非常有限，本文對(duì)這小型嵌入式系統(tǒng)所需的關(guān)鍵芯片做了正確評(píng)估和選擇，采用超低功耗的MSP430和CC24202.4GHz射頻芯片，設(shè)計(jì)了一種低功耗的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)于WSN來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的無(wú)線路由協(xié)議已不再適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，已有的路由協(xié)議都是基于特定的應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的，所以根據(jù)本論文的環(huán)境要求，設(shè)計(jì)能夠有效節(jié)約能源，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的路由協(xié)議成為了本論文的研究重點(diǎn)。
　

4、　 本文對(duì)現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議進(jìn)行了分析研究，尤其重點(diǎn)分析了LEACH協(xié)議，針對(duì)其存在的整體能耗高、網(wǎng)絡(luò)生命周期短等不足，在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，我們把改進(jìn)后的路由協(xié)議簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)EACH-IMP。在LEACH-IMP中，分別在網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)簇?cái)?shù)的確定、簇頭選擇算法和簇間路由機(jī)制方面對(duì)LEACH進(jìn)行了改進(jìn)。LEACH-IMP充分考慮了節(jié)點(diǎn)剩余能量與其成為簇頭的概率關(guān)系，對(duì)閾值T(n)重新加以定義；簇頭節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)間的