[实用新型]一种基于ZigBee无线技术的空气质量监测节点

说明书

技术领域

本实用新型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无线技术的空气质量监测节点。

背景技术

空气质量是评价城市环境优劣的重要标志，空气质量监测是空气质量保护与污染治理的重要手段。通过空气质量监测，可以了解和评价环境空气质量状况，为城市规划提供依据，研究开发网络化、智能化的空气质量实时监测系统已成为热点问题。

现有的空气质量监测方法，大体上可以分为两种：1)采用便携式空气质量监测仪器，人工采样、实验室分析的方式，此方式多用于室内空气质量监测，虽然移动较为方便，但不适用于对大范围的室外空气质量监测。2)建设大型空气质量监测站，由专业工作人员采用大型设备对特定区域进行空气质量监测，该方法多用于大范围内的空气质量监测，如整个城市的空气质量。系统成本较高，易对监测区域环境造成影响。

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)作为一项新兴的技术，是由部署在监测区域内大量的廉价微型节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络，协作地采集和处理监测区域中的感知对象信息，并发送给观察者。基于无线传感器网络构建空气质量实时监测系统具有如下特点：1)系统实施运行费用低，无需铺设大量电缆，系统易于扩展和更新。2)监测系统覆盖范围广，通信能力强。3)系统对所监测区域的周边生态环境影响小。

基于无线传感器网络的监测系统通常包括传感器节点、基站、监测中心。大量传感器节点部署在监测区域中，以自组方式构成网络，传感器节点采集感兴趣的环境信息并路由至基站，由基站通过有线或无线方式送至远程监测中心，用户通过监测中心对传感器网络配置和管理，收集监测数据、发布监测内容。通常情况下，监测区域类型多样、环境复杂，有线传输方式存在布线困难、成本高等缺点，很难满足数据传输的要求，而无线传输则具有组网简单方便、成本低、不受地理环境影响等优点，可很好地实现监测系统中数据传输的要求。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种基于ZigBee无线技术的空气质量监测节点，该节点成本低、功耗低、通信能力强、对待监测区域影响小。

本实用新型所采取的技术方案为：

一种基于ZigBee无线技术的空气质量监测节点包括电源管理模块、空气质量参数采集模块、微处理器模块和ZigBee无线通信模块。

所述的电源管理模块包括锂电池、3.3V电压转换电路和12V电压转换电路，锂电池为3.3V电压转换电路和12V电压转换电路提供电源；3.3V电压转换电路和12V电压转换电路均采用成熟产品。

所述的空气质量参数采集模块包括温湿度变送器、气压变送器、二氧化硫变送器、一氧化氮变送器、二氧化氮变送器和I/V转换电路；

空气质量参数采集模块中的温湿度变送器信号输出端与I/V转换电路的第一通道信号连接，气压变送器信号输出端与I/V转换电路的第二通道信号连接，二氧化硫变送器信号输出端与I/V转换电路的第三通道信号连接，一氧化氮变送器信号输出端与I/V转换电路的第四通道信号连接，二氧化氮变送器信号输出端与I/V转换电路的第五通道信号连接。

所述的微处理器模块的控制端与12V电压转换电路信号连接，微处理器模块的电源端与3.3V电压转换电路连接，微处理器模块的模数转换接口与I/V转换电路连接。

所述的ZigBee无线通信模块与微处理器模块的串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)连接，ZigBee无线通信模块的电源端与3.3V电压转换电路连接。

该节点拥有感知和采集环境参数、计算和处理数据、近距离无线通信的能力，并具有低成本、低功耗的特点。与现有的空气质量监测设备相比，有以下优点：

1.可同时采集多种空气质量参数(包括气压、温度、湿度、二氧化硫浓度、氮氧化物浓度等)。

2.数据通信能力强，覆盖范围广。节点设备的ZigBee无线通信模块采用CC2430射频芯片，提高了系统通信能力，改善了系统通信质量。

3.节点设备运行功耗低。节点设备的软硬件系统均采用低功耗设计技术，降低了能耗，节点设备可在野外长时间工作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，基于ZigBee无线技术的空气质量监测节点包括电源管理模块1、空气质量参数采集模块2、微处理器模块3和ZigBee无线通信模块4。