基于FPGA的空氣質(zhì)量監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡的研究與設計.pdf

1、空氣是人類賴以生存的環(huán)境要素，也是人類發(fā)展的重要物質(zhì)基礎?，F(xiàn)代社會，經(jīng)濟的高速發(fā)展也給環(huán)境帶來了嚴重負擔，其中以城市空氣污染的矛盾尤為突出。隨著城市化進程的加快，城市人口的生活水平和消費水平不斷提高，工業(yè)氣體、生活氣體以及大量的汽車尾氣排放到空氣中，城市的空氣污染變得越來越嚴重。目前中國北方的許多城市已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的霧霾現(xiàn)象，這已經(jīng)嚴重影響到了人們的日常生活和身體健康?；诳諝馕廴境霈F(xiàn)了許多空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，然而能夠為人們普遍使用的系統(tǒng)

2、卻很少。因此，建立一套完善并且統(tǒng)一的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)具有重要意義。
　　由于無線傳感器網(wǎng)絡具有大規(guī)模、自組織、動態(tài)性和可靠性等優(yōu)點，而FPGA具有強大的并行數(shù)據(jù)處理能力。因此，本文在無線傳感器網(wǎng)絡的基礎上，結(jié)合FPGA的相關技術設計空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以FPGA作為硬件平臺，SOPC技術搭建片上系統(tǒng)，無線傳感器網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體。將空氣質(zhì)量監(jiān)測傳感器搭載在終端節(jié)點上進行數(shù)據(jù)的采集，通過無線傳感器網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，

3、協(xié)調(diào)器節(jié)點在進行數(shù)據(jù)的收集和處理之后，再將處理好的數(shù)據(jù)按照固定的格式通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給上位機。本論文重點介紹終端節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點的相關內(nèi)容。同時，本論文還設計了一種基于時間相關性的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點睡眠調(diào)度算法，能有效解決無線傳感器網(wǎng)絡壽命有限、網(wǎng)絡擁塞等問題。
　　基于FPGA空氣質(zhì)量監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣、采集的數(shù)據(jù)量大、傳輸速率高以及成本低等優(yōu)點，結(jié)合FPGA平臺、SOPC技術和無線傳感器網(wǎng)絡技術在很大程度