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基于无线传感器网络的可燃气体监测系统硬件平台设计与实现

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可燃气体已经成为人们日常生活和工业生产中必不可缺少的一部分,但是由于可燃气体泄露引发的事故不断发生,严重威胁人们的生命和财产安全,有效监测可燃气体泄露具有重大经济和社会意义。

现有的可燃气体监测平台还处于小范围、单功能状态,各个监测节点之间的相互独立限制了监测的范围和功能,急需一种的新技术和平台满足监测需求。本文设计并实现了一种基于无线传感器网络的可燃气体监测系统硬件平台,可燃气体监测节点可以自组织成无线传感器网络,实时监测可燃气体的泄露状态,并可实现远程监测。

该硬件平台包括无线可燃气体监测传感器硬件和软件部分。无线可燃气体监测传感器采用Jennic5139模块做为无线传输模块,兼为主控模块;可以定制可燃气体浓度阈值,监测过程中,如果可燃气体浓度超过该阈值则报警:一方面启动蜂鸣器蜂鸣、警示灯闪烁,另一方面可把报警信息上传到监控中心,做进一步处理。

MQ-4甲烷传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-4甲烷传感器对甲烷灵敏度高,对酒精及其他一些干扰性气体有较强的抗干扰能力。

为了提高节点的电磁兼容性和抗干扰性,硬件PCB电路板采用4层电路板。本文设计了一个简易监控中心软件系统,用于无线可燃气体监测传感器的性能测试和评价。该监控中心可以实现下辖各个传感器节点的工作状态、监测浓度的实时查询、周期性上报和历史查询,可以汇集浓度报警信息并进行提示。本文搭建了含多个无线可燃气体监测传感器的实验平台,进行了功能测试。测试结果表明,所设计的无线可燃气体监测传感器可实现上述所有功能。由无线可燃气体监测传感器构成的基于无线传感器网络的可燃气体监测平台可以远程、实时地监测可燃气体浓度,监测范围灵活,成本低,功能强,可广泛用于居民楼、工业现场等的可燃气体泄露监测。

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