一种基于Zigbee无线通信技术的分层异构空气质量实时监测模型的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信和嵌入式系统技术领域，具体涉及一种基于Zigbee无线通信技术的分层异构空气质量实时监测模型。
【背景技术】
[0002]Zigbee是部署无线传感器网络的新技术。它是一种短距离，低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和BlutTooth(蓝牙)之间的技术提案。
[0003]大气是人类赖以生存的必要条件，洁净的大气有利于人类的健康和生物的进化，但是，近年来，随着工业的发展，大量有害物质被排放到空气中，改变了空气的正常组成，使空气质量变坏。因此，空气污染已经成为制约北京市乃至整个中国可持续发展的一个巨大阻碍，如何监测并控制空气污染已经成为国民经济发展迫切需要解决的重大课题。针对这一问题，结合当前先进的物联网技术，开展了基于物联网技术的空气质量监测网络的体系结构、算法以及系统设计研宄。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明采用Zigbee无线网络技术，能够实现低成本，低功耗和远距离的无线通信。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:基于Zigbee无线通信技术的分层异构空气质量实时监测模型，该模型包括空气质量监测模块、路由节点、汇聚节点、物数据处理中心、物数据定价模型、物数据显示与交易平台；该类网络适用于采集点需多点密集部署的网络。
[0006]多个空气质量监测节点自组网通过路由节点与汇聚节点无线连接，通过串口将空气污染参数上传到物数据处理中心，根据物数据定价模型对空气污染参数定价，并将空气污染参数推送至物数据显示与交易平台定价交易；
[0007]所述空气质量监测模块，用于空气污染参数信息的监测，获得不同区域内的污染物的含量；
[0008]所述路由节点，完成终端节点之间的组网，增大zigbee模块的覆盖范围；
[0009]所述汇聚节点，接收无线传感网络中的空气污染参数，并负责与物数据处理中心模块通信；
[0010]所述物数据处理中心，用于实时处理传感器模块收集到的空气污染参数；
[0011]所述物数据定价模型，根据不同影响因素的作用，确定定价模型并以此为物数据给出具体定价；
[0012]所述物数据显示与交易平台，对部分已定价的物数据进行交易。
[0013]所述的空气质量监测模块包含MQ135、PM2.5传感器和CC2530。MQ135传感器、PM2.5传感器与CC2530通过普通I/O 口连接。MQ135传感器、PM2.5传感器根据空气质量输出pwm脉冲，并通过统计脉冲信号计算当前的空气污染参数。
[0014]所述的路由节点由CC2530和、PA功放模块RFX2401C和太阳能电池板；PA模块通过放大放射功率增大数据的传输距离，太阳能电池板提供续航。
[0015]所述的汇聚节点由CC2530和USB转串口模块CH341组成；汇聚节点通过串口将空气污染参数传至物数据处理中心。
[0016]所述的物数据处理中心模块包括空气质量数据的处理和储存，空气质量数据的处理和储存采用jsp+mysql技术。
[0017]定价模型由物数据获取的时间性，物数据获取的空间性，物数据获取的密集度，物数据的内在成本，物数据的私密性，物数据的传播速度因素确定。
[0018]物数据显示与交易平台包括数据监测、数据采集、数据分析、数据交易、优化模型各丰吴块。
[0019]该模型拥有采集环境参数，计算和处理数据，并具有低成本低功耗的特点。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:
[0020]1.本发明可同时实时采集多种空气质量参数(包括二氧化硫浓度，氮氧化物浓度，粉尘浓度等)，并且可以同时采集室内和室外空气质量参数，数据采集覆盖范围广，不受地理环境约束。
[0021]2.数据通信能力强，网络覆盖范围广。节点设备的Zigbee无线通信模块采用CC2430\CC2530射频芯片，并且在路由节点添加PA功放模块RFX2401C，有效的延长了信息传输距离，降低了信号衰减。
[0022]3.节点设备运行功耗低，节点设备的软硬件系统均采用了节能低功耗设计技术，并且在耗能量较高的路由节点和路由节点处添加太阳能板，有效延长了节点的工作时间和寿命O
[0023]4.实时处理并发布区域空气质量，并且将长期的环境参数存储至监测中心的数据库，方便用户监测与分析。
[0024]5.提出物数据定价模型，将数据价格量化，可将物数据的进行交易，因而产生巨大经济效益。
【附图说明】
[0025]图1本发明结构示意图。
[0026]图2本发明信息传输格式。
[0027]
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0029]如图1所示，基于Zigbee无线通信技术的分层异构空气质量实时监测模型包含基于物联网的监测终端模块、信息传输模块、物数据处理与交易模块。
[0030]基于物联网的空气质量监测模块主要包含MQ135传感器和PM2.5传感器。传感器的型号如下:MQ135气体传感器(工作电压为5.0V+-0.1V，回路电压小于24V，加热功耗小于900Mw，工作环境温度范围为-10摄氏度到50摄氏度，储存温度为-20摄氏度到70摄氏度，相对湿度为小于95% RH,适用范围为10-1000ppm)MQ135使用的气敏材料是在清洁空气中导电率较低的二氧化锡(SnO2)。当空气中的污染物浓度逐渐增大，其导电率也增大，输出低电平，当空气洁净时，输出高电平。MQ135传感器对氨气、硫化物、苯系蒸汽的灵敏度高，对烟雾和其它有害的监测也很理想。这种传感器可检测多种有害气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。PM2.5传感器(工作电压5.0+-0.5V，输出方式PWM脉宽调制，输出电压有污染物时为低电平小于1.0V，空气洁净时为高电平高于4.0V，最小粒子检测能力为lum，检测范围为15000个/283ml，工作电流为90mA，储存温度范围-20摄氏度到80摄氏度，工作环境温度范围为-10摄氏度到60摄氏度，稳定时间为加热器电源接通后约I分钟)采用离子计数原理，可灵敏检测直径为I微米以上的离子，内置加热器可实现自动吸入空气，并且尺寸小，重量轻，容易安装使用。
[0031]信息传输模块之路由节点采用无线传感网为核心技术，使用ZigBee协议传输信息，其核心芯片为CC2430\CC2530射频芯片(采用高性能和