中国矿业大学大学生创新项目结题课件.ppt

LOGO指指导教教师：徐秀：徐秀基于大气P M 2.5测量的无线传感网络技术n班班级：：网网络12-1班班n学学生：生：邹宇宇驰n学号学号：：u 小小组成成员：成：成炜琳琳 党朴一党朴一 苗苗清清亮亮中国矿业大学大学生科研项目结题答辩中国矿业大学大学生科研项目结题答辩u第一部分第一部分 项目研究意义项目研究意义 u第二部分第二部分 项目研究内容与方案项目研究内容与方案 u第三部分第三部分 项目特色项目特色u第四部分第四部分 项目执行情况项目执行情况u第五部分第五部分 项目取得成果项目取得成果u第六部分第六部分 项目研究详细方案项目研究详细方案u第七部分第七部分 项目经费使用情况项目经费使用情况u第八部分第八部分 项目总结项目总结n意义u环境监测是无线传感器网络的一个重要应用领域，传统环境监环境监测是无线传感器网络的一个重要应用领域，传统环境监测方法需工作人员携带大量监测仪器赶赴监测地点长时间进行测方法需工作人员携带大量监测仪器赶赴监测地点长时间进行人工监测，使得传统环境监测面临很多如监测效率低、人力与人工监测，使得传统环境监测面临很多如监测效率低、人力与财力消耗大等诸多问题无线传感器网络由一组传感器网络节财力消耗大等诸多问题。

无线传感器网络由一组传感器网络节点组成，通过多跳自组织的方式构成无线通信网络系统，无线点组成，通过多跳自组织的方式构成无线通信网络系统，无线传感技术能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、传感技术能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并传达给用户这种感知和采集各种环境或监测对象的信息，并传达给用户这种易用性、可靠性、抗干扰性、低功耗、低成本、互操作性、安易用性、可靠性、抗干扰性、低功耗、低成本、互操作性、安全性等特点，使监测活动展开速度快、抗破坏性强、监测精度全性等特点，使监测活动展开速度快、抗破坏性强、监测精度高、监测覆盖范围大高、监测覆盖范围大u智能无线传感器网络的环境监测改变了人类与自然交互的方式，智能无线传感器网络的环境监测改变了人类与自然交互的方式，提高了监测现场信息的可靠性和及时性，这对实现对大面积区提高了监测现场信息的可靠性和及时性，这对实现对大面积区域实时监测及相关设备的有效控制具有重要意义域实时监测及相关设备的有效控制具有重要意义u通过此次项目使学生们了解到如何运用所学知识，如网络技术、通过此次项目使学生们了解到如何运用所学知识，如网络技术、计算机应用技术、通信技术结合环境监测，掌握交叉学科运用计算机应用技术、通信技术结合环境监测，掌握交叉学科运用理论与方法，提交研究报告中详细说明应用方法及进行理论与方法，提交研究报告中详细说明应用方法及进行PM2.5空气监测中的网络应用，提交数据分析及模拟实验结果；使同空气监测中的网络应用，提交数据分析及模拟实验结果；使同学们能够运用交叉科学解决实际问题，提高独立思维、运用科学们能够运用交叉科学解决实际问题，提高独立思维、运用科学技术解决现实问题的能力学技术解决现实问题的能力一、研究项目的意义一、研究项目的意义二、项目研究内容与方案二、项目研究内容与方案节点点软件件设计建立在建立在 Zigbee协议栈开开发平台之上，平台之上，节点通信涉及串口通信点通信涉及串口通信协议和无和无线通信通信协议，通信，通信协议制定保制定保证节点数据点数据传输的安全可靠。

的安全可靠节点具点具备环境数据的采集、数据存境数据的采集、数据存储和和发送、网送、网络信息的信息的获取和上取和上传、、节点的管理，点的管理，软件件设计实现节点的点的这些些功能，并通功能，并通过测试完善了完善了这些功能模些功能模块 三、项目特色三、项目特色u1、、无无线传感器感器节点体点体积小，小，对监测的的环境境产生的破坏性小生的破坏性小u2、、节点一次部署即可点一次部署即可对环境境进行行长期的期的监测和无人的情况和无人的情况下下进行行监测，无，无须人人类反复的反复的进入入监测区域，区域，节省了大量省了大量的的资源u3、、无无线传感器感器节点具有点具有简单的数据的数据处理能力，并且数量比理能力，并且数量比较多，便于多，便于监测人人员进行不行不间断全面的高精度数据采集断全面的高精度数据采集u4、、无无线传感器网感器网络能能够提供提供连续、、实时、、动态的各种数据，的各种数据，不需要任何固定网不需要任何固定网络的支持，具有快速展开，抗的支持，具有快速展开，抗毁性性强等等显著特点著特点;克服了克服了过去在去在环境境监测中存在着布中存在着布线困困难、成本、成本高以及高以及维护困困难等等问题。

u5、、由大量由大量节点通点通过无无线通信技通信技术组成的自成的自组织、多跳的移、多跳的移动性特性，可以在性特性，可以在PM2.5监测系系统中部署随机性、自中部署随机性、自组织、、低功耗的低功耗的传感网感网络，，这种交叉学科的种交叉学科的应用，使用，使创新与新与训练研究更有研究更有实效四、项目执行情况四、项目执行情况u第一第一阶段：段：2014年年3月至月至2014年年5月月u2014年年03月－月－2014年年04月：收集理月：收集理论及技及技术资料，制料，制定定课题研究方案；深入了解研究方案；深入了解环境境监测PM2.5的无的无线传感器感器网网络应用用现状u2014年年04月－月－2014年年05月：月：环境境监测现状状调研与分析；研与分析；根据目前大气根据目前大气环境境PM2.5空气空气污染染实际情况的分析情况，情况的分析情况，制定制定试验方案方案u2014年年05月：通月：通过文献文献查询、方案的、方案的设计，，总结第一第一阶段的学段的学习与研究工作与研究工作四、项目执行情况四、项目执行情况u第二第二阶段：段：2014年年6月至月至2014年年10月月u2014年年06月－月－2014年年08月：开展月：开展项目目实验，，对实验数数据据进行行综合分析、研究无合分析、研究无线传感器网感器网络技技术的的应用；用；进行行无无线传感器网感器网络的相关的相关协议研究与分析；研究与分析；u2014年年08月－月－2014年年10月：无月：无线传感器网感器网络技技术进行行空气空气质量量监测系系统框架框架设计研究；研究；u2014年年10月：通月：通过理理论学学习与与协议分析的研究，分析的研究，总结第第二二阶段学段学习及及实施内容，施内容，总结研究研究报告告。

四、项目执行情况四、项目执行情况u第第三三阶段：段：2014年年10月至月至2014年年11月月u2014年年10月－月－2014年年11月：月：总结前两个前两个阶段学段学习及及实施，施，总结研究研究报告，撰写告，撰写论文进行数据分析，行数据分析，验证设计方案的可行性；整理数据与研究方案的可行性；整理数据与研究报告，提交告，提交论文，文，结题验收五、项目取得成果五、项目取得成果 终端节点采集并在12864上显示五、项目取得成果五、项目取得成果10.3号采集宿舍楼附件的PM2.5值根据以上2采集数据图发现，矿大南湖校区内PM2.5值在60左右波动六、项目研究详细方案六、项目研究详细方案u考考虑到到项目成本目成本问题，以及，以及时间关系，我关系，我们小小组经过慎重考慎重考虑决定决定选择点播作点播作为我我们的通的通讯方式u点播描述的就是网点播描述的就是网络中中2个个节点相互通信的点相互通信的过程确定通信程确定通信对象的就是象的就是节点的点的16bit短地址六、项目研究详细方案六、项目研究详细方案u1、、协议栈实现数据采集数据采集开始传感器采集PM2.5模拟信号终端处理器调用A/D转换模块生成可在信道中传输的数字信号采集结束六、项目研究详细方案六、项目研究详细方案u2、、协议栈实现数据数据发送送u 终端端设备调用用协议栈的无的无线数据数据发送送API函数，函数，实现数据的数据的发送。

整个送整个过程只要程只要对API函数函数进行行调用以及稍微改用以及稍微改动，就可以，就可以实现发送能力，足以送能力，足以证明明协议栈的的强大之大之处u 将采集信号存储在发送缓冲区中调用ZigBee发送函数确定传输波特率，以及数据位数确定对应的协调器地址启动发送六、项目研究详细方案六、项目研究详细方案u3、、协议栈实现数据接收数据接收u协调器与器与PC通通过串口相串口相连，当，当协调器器调用接收函数用接收函数时，，检测到有信号向其到有信号向其传输，将其存，将其存储，并，并调用用UART函数与函数与PC串口串口进行通信，在行通信，在PC串口小助串口小助手上手上显示示传输的数据或者在的数据或者在协调器上装置一个器上装置一个12864模模块，用于直接，用于直接方便的方便的显示数据，从而示数据，从而实现数据的收集数据的收集检测输入缓冲区的内容进行帧格式检验读取传输数据利用串口助手在PC上显示或者利用12864在协调器上显示统计数据绘制表格七、项目经费使用情况七、项目经费使用情况u1.资料料购置置费，，测试费，，软件、小型硬件及小型件、小型硬件及小型实验设备购置置费等：等：976元；元；u2.购买资料，印刷的料，印刷的费用等：用等：358元；元；u共共计：：1334元元八、项目总结八、项目总结u至此，利用至此，利用Zigbee协议栈进行行传感器网感器网络的搭建以及数据的搭建以及数据实时传输以及完成，在本次以及完成，在本次项目的开展目的开展进行中，我行中，我们小小组进行了合理的分工行了合理的分工协作，每个人的作，每个人的职责不完全相同，遇到不完全相同，遇到困困难大家一起帮助解决，没有出大家一起帮助解决，没有出现拖工或者不和拖工或者不和谐的音符，的音符，个人都个人都怀着一着一颗好学的心好学的心进行行项目的开展。

目的开展八、项目总结八、项目总结u项项目目进进行行过过程中我程中我们们也遇到一些困也遇到一些困难难，比如在改，比如在改协议栈协议栈函数函数的的时时候，因候，因为为好多函数都是好多函数都是TI官方自官方自带带的，我的，我们们不太了解不太了解函数的作用和功能，所以我函数的作用和功能，所以我们还们还需要自己上网需要自己上网查资查资料或者料或者购买购买相关的相关的书书籍籍进进行翻行翻阅阅，了解，或者相，了解，或者相应应的知的知识识以后，以后，才才进进行合理的改行合理的改动动，最，最终终也成功得到想要的也成功得到想要的结结果八、项目总结八、项目总结u当然当然这里，里，还要感要感谢我我们的指的指导教教师徐秀，没有她的帮助和徐秀，没有她的帮助和指指导，，项目目进行方向很行方向很难被确定，前行的步伐也会被阻碍被确定，前行的步伐也会被阻碍u我相信，本次我相信，本次项目已目已经结束，但不会妨碍我束，但不会妨碍我们队Zigbee技技术的深入了解和开的深入了解和开发，相信我，相信我们一定会在一定会在这个方面越做越个方面越做越好致谢致谢u 请各位老师批评指正请各位老师批评指正u u 谢谢 谢！谢！u u u 。