中國(guó)礦業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目結(jié)題.ppt

指導(dǎo)教師 徐秀 基于大氣PM2 5測(cè)量的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 班級(jí) 網(wǎng)絡(luò)12 1班學(xué)生 鄒宇馳學(xué)號(hào) 08123537小組成員 成煒琳黨樸一苗清亮 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)大學(xué)生科研項(xiàng)目結(jié)題答辯 第一部分項(xiàng)目研究意義第二部分項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容與方案第三部分項(xiàng)目特色第四部分項(xiàng)目執(zhí)行情況第五部分項(xiàng)目取得成果第六部分項(xiàng)目研究詳細(xì)方案第七部分項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)使用情況第八部分項(xiàng)目總結(jié) 意義環(huán)境監(jiān)測(cè)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域 傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法需工作人員攜帶大量監(jiān)測(cè)儀器趕赴監(jiān)測(cè)地點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行人工監(jiān)測(cè) 使得傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)面臨很多如監(jiān)測(cè)效率低 人力與財(cái)力消耗大等諸多問(wèn)題 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由一組傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成 通過(guò)多跳自組織的方式構(gòu)成無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 無(wú)線傳感技術(shù)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) 感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息 并傳達(dá)給用戶 這種易用性 可靠性 抗干擾性 低功耗 低成本 互操作性 安全性等特點(diǎn) 使監(jiān)測(cè)活動(dòng)展開(kāi)速度快 抗破壞性強(qiáng) 監(jiān)測(cè)精度高 監(jiān)測(cè)覆蓋范圍大 智能無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測(cè)改變了人類與自然交互的方式 提高了監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信息的可靠性和及時(shí)性 這對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)及相關(guān)設(shè)備的有效控制具有重要意義 通過(guò)此次項(xiàng)目使學(xué)生們了解到如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí) 如網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 通信技術(shù)結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè) 掌握交叉學(xué)科運(yùn)用理論與方法 提交研究報(bào)告中詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)用方法及進(jìn)行PM2 5空氣監(jiān)測(cè)中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 提交數(shù)據(jù)分析及模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果 使同學(xué)們能夠運(yùn)用交叉科學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題 提高獨(dú)立思維 運(yùn)用科學(xué)技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力 一 研究項(xiàng)目的意義 二 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容與方案 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)建立在Zigbee協(xié)議棧開(kāi)發(fā)平臺(tái)之上 節(jié)點(diǎn)通信涉及串口通信協(xié)議和無(wú)線通信協(xié)議 通信協(xié)議制定保證節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽?節(jié)點(diǎn)具備環(huán)境數(shù)據(jù)的采集 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送 網(wǎng)絡(luò)信息的獲取和上傳 節(jié)點(diǎn)的管理 軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的這些功能 并通過(guò)測(cè)試完善了這些功能模塊 三 項(xiàng)目特色 1 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)體積小 對(duì)監(jiān)測(cè)的環(huán)境產(chǎn)生的破壞性小 2 節(jié)點(diǎn)一次部署即可對(duì)環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和無(wú)人的情況下進(jìn)行監(jiān)測(cè) 無(wú)須人類反復(fù)的進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域 節(jié)省了大量的資源 3 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理能力 并且數(shù)量比較多 便于監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行不間斷全面的高精度數(shù)據(jù)采集 4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠提供連續(xù) 實(shí)時(shí) 動(dòng)態(tài)的各種數(shù)據(jù) 不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持 具有快速展開(kāi) 抗毀性強(qiáng)等顯著特點(diǎn) 克服了過(guò)去在環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在著布線困難 成本高以及維護(hù)困難等問(wèn)題 5 由大量節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)組成的自組織 多跳的移動(dòng)性特性 可以在PM2 5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中部署隨機(jī)性 自組織 低功耗的傳感網(wǎng)絡(luò) 這種交叉學(xué)科的應(yīng)用 使創(chuàng)新與訓(xùn)練研究更有實(shí)效 四 項(xiàng)目執(zhí)行情況 第一階段 2014年3月至2014年5月2014年03月 2014年04月 收集理論及技術(shù)資料 制定課題研究方案 深入了解環(huán)境監(jiān)測(cè)PM2 5的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀 2014年04月 2014年05月 環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀調(diào)研與分析 根據(jù)目前大氣環(huán)境PM2 5空氣污染實(shí)際情況的分析情況 制定試驗(yàn)方案 2014年05月 通過(guò)文獻(xiàn)查詢 方案的設(shè)計(jì) 總結(jié)第一階段的學(xué)習(xí)與研究工作 四 項(xiàng)目執(zhí)行情況 第二階段 2014年6月至2014年10月2014年06月 2014年08月 開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)驗(yàn) 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析 研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)協(xié)議研究與分析 2014年08月 2014年10月 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)研究 2014年10月 通過(guò)理論學(xué)習(xí)與協(xié)議分析的研究 總結(jié)第二階段學(xué)習(xí)及實(shí)施內(nèi)容 總結(jié)研究報(bào)告 四 項(xiàng)目執(zhí)行情況 第三階段 2014年10月至2014年11月2014年10月 2014年11月 總結(jié)前兩個(gè)階段學(xué)習(xí)及實(shí)施 總結(jié)研究報(bào)告 撰寫論文 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性 整理數(shù)據(jù)與研究報(bào)告 提交論文 結(jié)題驗(yàn)收 五 項(xiàng)目取得成果 終端節(jié)點(diǎn)采集并在12864上顯示 五 項(xiàng)目取得成果 10 3號(hào)采集宿舍樓附件的PM2 5值根據(jù)以上2采集數(shù)據(jù)圖發(fā)現(xiàn) 礦大南湖校區(qū)內(nèi)PM2 5值在60左右波動(dòng) 六 項(xiàng)目研究詳細(xì)方案 考慮到項(xiàng)目成本問(wèn)題 以及時(shí)間關(guān)系 我們小組經(jīng)過(guò)慎重考慮決定選擇點(diǎn)播作為我們的通訊方式 點(diǎn)播描述的就是網(wǎng)絡(luò)中2個(gè)節(jié)點(diǎn)相互通信的過(guò)程 確定通信對(duì)象的就是節(jié)點(diǎn)的16bit短地址 六 項(xiàng)目研究詳細(xì)方案 1 協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 開(kāi)始 傳感器采集PM2 5模擬信號(hào) 終端處理器調(diào)用A D轉(zhuǎn)換模塊 生成可在信道中傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào) 采集結(jié)束 六 項(xiàng)目研究詳細(xì)方案 2 協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送終端設(shè)備調(diào)用協(xié)議棧的無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送API函數(shù) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送 整個(gè)過(guò)程只要對(duì)API函數(shù)進(jìn)行調(diào)用以及稍微改動(dòng) 就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送能力 足以證明協(xié)議棧的強(qiáng)大之處 將采集信號(hào)存儲(chǔ)在發(fā)送緩沖區(qū)中 調(diào)用ZigBee發(fā)送函數(shù) 確定傳輸波特率 以及數(shù)據(jù)位數(shù) 確定對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)器地址 啟動(dòng)發(fā)送 六 項(xiàng)目研究詳細(xì)方案 3 協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收協(xié)調(diào)器與PC通過(guò)串口相連 當(dāng)協(xié)調(diào)器調(diào)用接收函數(shù)時(shí) 檢測(cè)到有信號(hào)向其傳輸 將其存儲(chǔ) 并調(diào)用UART函數(shù)與PC串口進(jìn)行通信 在PC串口小助手上顯示傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 或者在協(xié)調(diào)器上裝置一個(gè)12864模塊 用于直接方便的顯示數(shù)據(jù) 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集 檢測(cè)輸入緩沖區(qū)的內(nèi)容 進(jìn)行幀格式檢驗(yàn) 讀取傳輸數(shù)據(jù) 利用串口助手在PC上顯示或者利用12864在協(xié)調(diào)器上顯示 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制表格 七 項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)使用情況 1 資料購(gòu)置費(fèi) 測(cè)試費(fèi) 軟件 小型硬件及小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)等 976元 2 購(gòu)買資料 印刷的費(fèi)用等 358元 共計(jì) 1334元 八 項(xiàng)目總結(jié) 至此 利用Zigbee協(xié)議棧進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)的搭建以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸以及完成 在本次項(xiàng)目的開(kāi)展進(jìn)行中 我們小組進(jìn)行了合理的分工協(xié)作 每個(gè)人的職責(zé)不完全相同 遇到困難大家一起幫助解決 沒(méi)有出現(xiàn)拖工或者不和諧的音符 個(gè)人都懷著一顆好學(xué)的心進(jìn)行項(xiàng)目的開(kāi)展 八 項(xiàng)目總結(jié) 項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中我們也遇到一些困難 比如在改協(xié)議棧函數(shù)的時(shí)候 因?yàn)楹枚嗪瘮?shù)都是TI官方自帶的 我們不太了解函數(shù)的作用和功能 所以我們還需要自己上網(wǎng)查資料或者購(gòu)買相關(guān)的書籍進(jìn)行翻閱 了解 或者相應(yīng)的知識(shí)以后 才進(jìn)行合理的改動(dòng) 最終也成功得到想要的結(jié)果 八 項(xiàng)目總結(jié) 當(dāng)然這里 還要感謝我們的指導(dǎo)教師徐秀 沒(méi)有她的幫助和指導(dǎo) 項(xiàng)目進(jìn)行方向很難被確定 前行的步伐也會(huì)被阻礙 我相信 本次項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)束 但不會(huì)妨礙我們隊(duì)Zigbee技術(shù)的深入了解和開(kāi)發(fā) 相信我們一定會(huì)在這個(gè)方面越做越好 致謝 請(qǐng)各位老師批評(píng)指正 謝謝