论文部分内容阅读
摘要：当前京津冀在生产发展中遇到的最大问题就是环境保护问题，在环境保护上最突出的还是空气质量控制。当前，大数据是分析环境变化的有力支持，充分获取大量数据是根本。本系统采用了ZigBee协议进行数据传输，减少了成本支出，增强了网络灵活性，能够有效的大范围监控空气质量，获得更过空气质量样本。通过数据库技术，将更多的数据进行存储，在使用的时候能够提出有效的真实数据。
关键词：ZigBee；空气质量；大数据
引言
现在针对空气质量监控还是采用定点监控为主的方式，对一些重点区域进行采样，但是采样点的选择有很多的局限性，数据传输主要也是采用GPRS的方式进行，成本比较高[1]。本系统采用多点布控的方式对大范围的区域进行数据采集，因为结点非常多，可以采用更多的数据点来获得更多的信息，对各个结点采用无线方式进行那个传输，节约通信费用[2]。在数据中心采用VB Studio .NET编程，配合SQL2005数据库系统，形成数据采样，存储，查询，整合报告一体的方式，可以对整个环境进行有效的监控和合理的监管，并能形成有力的报告文件[3]。
1 空气质量监控系统组成
监控系统主要包含三个部分：采样结点，中心结点，数据中心。在采样结点主要采用了LPC1114系列ARM处理器，配合ZigBee传输模块，对数据进行传输，在采样结点采用了空气质量综合采样模块，可以同时采集PM2.5，CO，氮氧化合物，温度，湿度信号，对空气质量可以综合判断是否达标[4]。中心结点主要是ZigBee传输模块对各个信号的数据透明传输以及灵活组网路由。在数据中心采用VB Studio .NET开发的数据中心系统可以存储数据，以备后续的查询和处理[5]。
2 采样控制系统
采样控制系统主要包含了LPC1114控制器，ZigBee无线传输系统，PM2.5传感器，温湿度传感器，CO2传感器，VOC传感器。传感器采用了集成模块，减少了系统的总体体积，增加了系统的可扩展性。LPC1114和传感器连接采用串口通信，通信接口为波特率：9600，停止位：8，校验位：无。
采样控制系统通过串口连接空气检测模块，通过命令帧发送指令到采样模块，气体采样模块收到帧后，对空气质量进行采样。采样结束后，将数据按照数据帧格式发送到处理器，处理器将获得各个参数返回值，对返回值进行处理之后通过ZigBee发送到数据中心。
ZigBee模块采用了星型网络拓扑结构，将收集完各个节点的数据之后，通过数据包，将数据实时发送到数据中心。
3空气质量采样程序流程
大气空气质量监控系统程序流程，首先对各个模块进行数据初始化，通过串口将命令发送到气体检测模块，并等待接受数据，收到的數据通过ZigBee通信模块对外进行发送，如果收到重发命令在进行重发，确认收到数据后在发送下一条数据。
图3 主控流程图
串口初始化如下：
Chip_IOCON_PinMux（LPC_IOCON，IOCON_PIO1_6，IOCON_MODE_PULLUP，IOCON_FUNC1）；//RXD
Chip_IOCON_PinMux（LPC_IOCON，IOCON_PIO1_7，IOCON_MODE_PULLUP，IOCON_FUNC1）；//TXD
Chip_Clock_SetUARTClockDiv（100）；//复位串口分频器
Chip_SYSCTL_PeriphReset（RESET_UART0）；//复位串口总线
UART_init（9600）；
UART->IER = 0x01；
NVIC_EnableIRQ（UART_IRQn）；//开启串口中断
串口接收中断：
void UART_IRQHandler（void）
{
uint32 IRQ_ID； // 定义读取中断ID号变量
IRQ_ID = UART->IIR； // 读中断ID号
IRQ_ID =（（IRQ_ID>>1）&0x7）；// 检测bit4：bit1
if（IRQ_ID == 0x02） // 检测是不是接收数据引起的中断
{
redata[cishu] = UART->RBR； // 从RXFIFO中读取接收到的数据
cishu++； // 记录数据帧个数
}
return；
}
4 结论
通过测试本系统在线运行良好，能够有效的获得空气质量数据，并交换数据到数据中心。经过一段时间的运行之后，收取到的数据在误差范围之内，可以有效的提供数据支持。本系统在今后的使用中还可以加上北斗定位和3G通信，可以进一步增加使用范围和系统稳定性。
参考文献：
[1]于晓晨；武岳；解丹；等.基于ZigBee无线组网技术研究[J].南方农机. 2017（10）.22.
[2]郝金魁，高清海，信占莹.联合收获机工作部件控制系统设计[J].中国农机化，2011（1）：104-106.
[3]吴向成.基于ZigBee的无线传感网络拓扑分析[J]. 江汉大学学报（自然科学版）. 2016（03）. 253-256.
[4]范燕，俞洋，李永义，丁益星.基于ZigBee无线传感器网络的远程监控系统[J]. 实验室研究与探索. 2016（01）.80-84
[5]安琦.无线传感器网络层次型拓扑结构控制[J]. 微处理机. 2008（05）. 76-78+81.
作者简介：
李鑫（1983-），男，河北邢台人，讲师，硕士，研究方向为无线网络与控制系统。
关键词：ZigBee；空气质量；大数据
引言
现在针对空气质量监控还是采用定点监控为主的方式，对一些重点区域进行采样，但是采样点的选择有很多的局限性，数据传输主要也是采用GPRS的方式进行，成本比较高[1]。本系统采用多点布控的方式对大范围的区域进行数据采集，因为结点非常多，可以采用更多的数据点来获得更多的信息，对各个结点采用无线方式进行那个传输，节约通信费用[2]。在数据中心采用VB Studio .NET编程，配合SQL2005数据库系统，形成数据采样，存储，查询，整合报告一体的方式，可以对整个环境进行有效的监控和合理的监管，并能形成有力的报告文件[3]。
1 空气质量监控系统组成
监控系统主要包含三个部分：采样结点，中心结点，数据中心。在采样结点主要采用了LPC1114系列ARM处理器，配合ZigBee传输模块，对数据进行传输，在采样结点采用了空气质量综合采样模块，可以同时采集PM2.5，CO，氮氧化合物，温度，湿度信号，对空气质量可以综合判断是否达标[4]。中心结点主要是ZigBee传输模块对各个信号的数据透明传输以及灵活组网路由。在数据中心采用VB Studio .NET开发的数据中心系统可以存储数据，以备后续的查询和处理[5]。
2 采样控制系统
采样控制系统主要包含了LPC1114控制器，ZigBee无线传输系统，PM2.5传感器，温湿度传感器，CO2传感器，VOC传感器。传感器采用了集成模块，减少了系统的总体体积，增加了系统的可扩展性。LPC1114和传感器连接采用串口通信，通信接口为波特率：9600，停止位：8，校验位：无。
采样控制系统通过串口连接空气检测模块，通过命令帧发送指令到采样模块，气体采样模块收到帧后，对空气质量进行采样。采样结束后，将数据按照数据帧格式发送到处理器，处理器将获得各个参数返回值，对返回值进行处理之后通过ZigBee发送到数据中心。
ZigBee模块采用了星型网络拓扑结构，将收集完各个节点的数据之后，通过数据包，将数据实时发送到数据中心。
3空气质量采样程序流程
大气空气质量监控系统程序流程，首先对各个模块进行数据初始化，通过串口将命令发送到气体检测模块，并等待接受数据，收到的數据通过ZigBee通信模块对外进行发送，如果收到重发命令在进行重发，确认收到数据后在发送下一条数据。
图3 主控流程图
串口初始化如下：
Chip_IOCON_PinMux（LPC_IOCON，IOCON_PIO1_6，IOCON_MODE_PULLUP，IOCON_FUNC1）；//RXD
Chip_IOCON_PinMux（LPC_IOCON，IOCON_PIO1_7，IOCON_MODE_PULLUP，IOCON_FUNC1）；//TXD
Chip_Clock_SetUARTClockDiv（100）；//复位串口分频器
Chip_SYSCTL_PeriphReset（RESET_UART0）；//复位串口总线
UART_init（9600）；
UART->IER = 0x01；
NVIC_EnableIRQ（UART_IRQn）；//开启串口中断
串口接收中断：
void UART_IRQHandler（void）
{
uint32 IRQ_ID； // 定义读取中断ID号变量
IRQ_ID = UART->IIR； // 读中断ID号
IRQ_ID =（（IRQ_ID>>1）&0x7）；// 检测bit4：bit1
if（IRQ_ID == 0x02） // 检测是不是接收数据引起的中断
{
redata[cishu] = UART->RBR； // 从RXFIFO中读取接收到的数据
cishu++； // 记录数据帧个数
}
return；
}
4 结论
通过测试本系统在线运行良好，能够有效的获得空气质量数据，并交换数据到数据中心。经过一段时间的运行之后，收取到的数据在误差范围之内，可以有效的提供数据支持。本系统在今后的使用中还可以加上北斗定位和3G通信，可以进一步增加使用范围和系统稳定性。
参考文献：
[1]于晓晨；武岳；解丹；等.基于ZigBee无线组网技术研究[J].南方农机. 2017（10）.22.
[2]郝金魁，高清海，信占莹.联合收获机工作部件控制系统设计[J].中国农机化，2011（1）：104-106.
[3]吴向成.基于ZigBee的无线传感网络拓扑分析[J]. 江汉大学学报（自然科学版）. 2016（03）. 253-256.
[4]范燕，俞洋，李永义，丁益星.基于ZigBee无线传感器网络的远程监控系统[J]. 实验室研究与探索. 2016（01）.80-84
[5]安琦.无线传感器网络层次型拓扑结构控制[J]. 微处理机. 2008（05）. 76-78+81.
作者简介：
李鑫（1983-），男，河北邢台人，讲师，硕士，研究方向为无线网络与控制系统。