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可燃气泄漏监测无线传感器网络的系统设计
资料介绍
化学工业是我国经济发展的命脉。有毒有害化学品在化学工业中的应用规模正在逐步扩大。出于对安全生产意识的关注以及各种信息技术的不断进步，针对有毒有害化工原料的监测也实现了信息化和网络化。可燃气很多具有爆炸性和毒性，它的泄漏将会威胁到人身安全，造成重大的财产损失。本文结合国家相关行业要求及实际生产需要，在分析了可燃气检测技术和无线传感器网络发展的基础上，设计了可燃气泄漏监测无线传感器网络的系统。
本文以 ZigBee自组织网络为无线通信核心架构，完成了星型网络拓扑结构设计；设计了简单实用的通信协议，并采用同步休眠机制对其进行优化；利用增强型 ZigBee模块设计了中心节点，作为监测终端和上位机界面数据传输的中介；在VB6.0平台下开发了沟通友好的人机交互界面，实现监测现场环境参数的实时监测、可燃气浓度越线报警、动态曲线绘制、历史数据查询等功能。
硬件设计中，采用 MSP430F149单片机作为核心处理器，设计了传感器监测终端和中心节点。监测终端的监测探头采用催化燃烧式可燃气传感器，并设计了相关的变送电路，终端同时具有显示和报警功能。终端的底层驱动程序在IAR平台上编写，嵌入了浓度拟合算法，提高了监测终端数据监测的准确性。
样机设计完成后，对其进行标定测试，并对零点漂移、系统误差、响应时间、通信距离、丢包率等参数指标开展环境试验，最后对整个系统进行通信组网功能测试。
经实际测试可知，该系统组网能力强，运行稳定可靠，能够满足可燃气泄漏监测的国家相关行业指标。优化的通信协议降低了系统功耗，模块化的设计增强了系统的灵活性与可扩展性。本文中搭建的气体泄露监测系统满足设计要求，具有良好的科研价值及市场应用前景。
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