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南京航空航天大学
硕士学位论文
基于红外传感与无线网络的大气环境监测系统研究
姓名:刘玉宾
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:丁万山
2011-01
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
当前经济的迅速发展及工业化的迅速推进带来了工业废气和温室气体排放量的急剧增加,
导致环境的进一步恶化和全球温度上升,不利于社会的可持续发展。人们迫切需求对大气环境
开展监测和预报,以便采取更广泛、有效的措施控制污染。因此,建立大气环境的连续在线监
测系统已成为当前十分重要的研究课题。
本文在深入分析了红外传感技术和无线网络技术后,提出了针对城市大气环境构建监测与
预警系统的设计方案。通过对测试原理和方法的充分论证,设计了差分吸收式红外气体传感器;
2430 无线单片机为核心的无线传感网络,包括无线通信与控制模块、A/D 转换模
块、红外传感器模块等软硬件的设计;完成了各软硬件模块的制作和分步调试;在集成开发环
境 下完成了 ZigBee 协议栈的移植和节点程序的编写,在 VC++ 下完成了 PC 机监
控软件的编写;最后分别完成了对红外气体传感器的标定、测试和对 ZigBee 无线网络的通信测
试,并对整个系统的运行进行了初步测试。
测试实验结果表明,红外气体传感器具备较高的分辨率和精度,其中 CO2 气体的测量精度
达到 %,CH4 气体传感器的测量精度为 2%;无线模块之间可以实现网络通信,采集的传感
器数据可以通过无线网络传输到监控机上,监控软件能够正确的显示和存储传感器节点采集的
数据。由于本文设计的测试系统具有体积小、成本低、功耗低、响应速度快等优点,可以推广
到矿井,石油,化工废气排放等环境下的气体监测,具有较高的实用性。

关键词:大气环境监测,无线传感网络,红外传感,ZigBee 2430
I
基于红外传感与无线网络的大气环境监测系统研究
ABSTRACT
At present, with the rapid economic development and industrialization promoted, it has brought a
variety of industrial waste gas emissions, leading to further deterioration of the environment and
global temperature rise, and it isn’t conducive to sustainable development of society. Urgent needs of
the people on the atmospheric environment monitoring and forecasting in order to take broader, more
effective measures to control pollution. Analysis of atmospheric pollution, establishing and improving
the atmospheric environment monitoring system has e an important research topic.
After the analysis of the infrared sensor technology and work technology, we proposed
using infrared sensor technology and wireless work to build an atmospheric environment
monitoring and early warning the full argument and testing of Principles and methods, we
designed the infrared gas sensors with technology of differential absorption; we development wireless
works with 2430 wireless microcontroller, including munications and
control module, A/D converter module, infrared sens or module and other hardware design;