基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)由透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)上甲醛測(cè)量終端，以及PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)三部分組成。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)分辨率為0.01ppm的甲醛濃度測(cè)量，傳輸網(wǎng)絡(luò)穿透障礙物能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)5000米、多節(jié)點(diǎn)的分布式測(cè)量以及大數(shù)據(jù)量的精確采集和存儲(chǔ)分析。
【專利說明】
基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于環(huán)境測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種甲醛測(cè)量裝置，尤其是一種基于透過式無線 自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛是一種無色，有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。易溶于水、醇和醚。甲醛在常溫下是 氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上 高居第二位。已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛 在的強(qiáng)致癌突變物之一。其濃度在每立方米空氣中達(dá)到0.06~0.07mg/m 3時(shí)，兒童就會(huì)發(fā)生 輕微氣喘。當(dāng)室內(nèi)空氣中達(dá)到〇. lmg/m3時(shí)，就有異味和不適感;達(dá)到0.5mg/m3時(shí)，可刺激眼 睛，引起流淚;達(dá)到〇. 6 mg/m3，可引起咽喉不適或疼痛。濃度更高時(shí)，可引起惡心嘔吐，咳嗽 胸悶，氣喘甚至肺水腫;達(dá)到30mg/m 3時(shí)，會(huì)立即致人死亡。因此，對(duì)空氣中甲醛的精確測(cè)量 成為現(xiàn)在環(huán)境測(cè)量的重要方向之一。
[0003] 而隨著射頻無線通信技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在甲醛 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域甲醛濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是，傳統(tǒng)的射頻無線收發(fā)芯片需要 節(jié)點(diǎn)終端芯片進(jìn)行配置，需要占用終端芯片大量資源。因此，通常射頻無線通信模塊都需要 使用專用的配置芯片對(duì)射頻無線收發(fā)芯片進(jìn)行配置或者使用高端芯片作為終端芯片，大大 增加了射頻無線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件成本。同時(shí)，由于射頻無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛，不同的 開發(fā)團(tuán)體研發(fā)射頻無線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，都需要投入大量的研發(fā)時(shí)間來開發(fā)射頻無線收發(fā)芯片 與終端芯片之間的通信接口，極大的增加了研發(fā)成本。公開號(hào)為CN204065054U的中國專利， 使用WIFI技術(shù)對(duì)甲醛進(jìn)行無線監(jiān)測(cè)，使用了相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。但是 其他主流無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)其同頻干擾較大，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)誤碼率較高缺少本地信息的處理與儲(chǔ) 存，不利于甲醛濃度的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。而且該系統(tǒng)必須使用WIFI路由器及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，通信距離較 短，限制了系統(tǒng)的使用場(chǎng)合和監(jiān)測(cè)的覆蓋范圍。公開號(hào)為CN203012946U的中國專利，將 ZigBee與GPRS技術(shù)利用到甲醛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，解決了甲醛監(jiān)測(cè)方式繁瑣，專業(yè)性要求高等問 題。但是在實(shí)際的操作中，ZigBee技術(shù)的穿透性較差，數(shù)據(jù)傳輸距離較近，不利于遠(yuǎn)距離大 范圍監(jiān)測(cè)。而對(duì)于大范圍多節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，GPRS在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要消耗大量流量，從而限 制了系統(tǒng)對(duì)大數(shù)據(jù)量監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集。公開號(hào)為CN202453320U的中國專利，給出了一種分 布式甲醛監(jiān)測(cè)的方法，系統(tǒng)能通過多點(diǎn)監(jiān)測(cè)、無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)對(duì)居室環(huán)境中甲醛濃度的 有效監(jiān)測(cè)及顯示，但該系統(tǒng)僅使用嵌入式的主機(jī)進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)采集和處理，對(duì)多節(jié)點(diǎn)大 數(shù)據(jù)量的測(cè)量無法做到全面的分析和處理。
[0004] 因此，上述現(xiàn)有技術(shù)還存在以下問題： 1. 測(cè)量節(jié)點(diǎn)少，或者可以測(cè)量多節(jié)點(diǎn)但是無法存儲(chǔ)和分析； 2. 采用ZigBee或者WIFI技術(shù)的系統(tǒng)通信距離短，而采用GPRS技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)由于通信 成本問題，無法做到長(zhǎng)時(shí)間大數(shù)據(jù)量的連續(xù)測(cè)量； 3. -般采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，沒有路由功能，限制測(cè)量的距離和范圍； 4.通常采用某一終端作為測(cè)量主機(jī)，數(shù)據(jù)采集和處理能力弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)以上測(cè)量節(jié)點(diǎn)少、通信距離短以及數(shù)據(jù)處理能力弱等問題，提供一種 基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)及方法，通過把PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)的串 口有線通信協(xié)議，透過有線串口連接的任務(wù)分配器轉(zhuǎn)換為無線通信協(xié)議，查詢到遠(yuǎn)端的甲 醛測(cè)量終端中的甲醛濃度信息。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)超出任務(wù)分配器的無線測(cè)量距離， 把某些正常通信的甲醛測(cè)量終端作為路由節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)成無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，并通過相應(yīng)的 路由節(jié)點(diǎn)把超出任務(wù)分配器測(cè)量距離的甲醛測(cè)量終端數(shù)據(jù)傳送回PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)。從而使 PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)可以透過任務(wù)分配器和相應(yīng)的無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)5000米、多節(jié) 點(diǎn)的分布式測(cè)量以及大數(shù)據(jù)量的精確采集和存儲(chǔ)分析。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，包括具有若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)、若干甲醛測(cè)量終端以及PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)；甲醛測(cè)量終端分布在 透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，且均通過透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)與PC監(jiān)測(cè) 處理主機(jī)進(jìn)行交互;每個(gè)甲醛測(cè)量終端包括用于采集甲醛濃度參數(shù)的電化學(xué)甲醛傳感器、 用于數(shù)據(jù)采集和通信用的微處理器以及射頻無線收發(fā)模塊。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于： 所述甲醛測(cè)量終端還包括均與微處理器相交互的運(yùn)算放大器、電源電路、蜂鳴器以及 IXD顯示屏；電化學(xué)甲醛傳感器將采集到的信號(hào)經(jīng)過放大后發(fā)送給微處理器，微處理器將甲 醛參數(shù)與報(bào)警閥值比較，在甲醛參數(shù)高于報(bào)警閥值時(shí)向蜂鳴器發(fā)出報(bào)警指令，同時(shí)將甲醛 參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在IXD顯示屏上。
[0008] 所述微處理器采用ATmegal6A微處理器，運(yùn)算放大器采用AD8628芯片，電化學(xué)甲醛 傳感器采用DART電流型電化學(xué)甲醛傳感器，電源采用3.3V直流電源。
[0009] 所述ATmegal6A微處理器，其內(nèi)部包含甲醛測(cè)量終端數(shù)據(jù)采集與傳輸算法。
[0010]所述射頻無線收發(fā)模塊，其射頻發(fā)射芯片采用CC1100E芯片。
[0011] 所述透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸策略，由透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng) 策略和透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢策略組成。
[0012] -種基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸算 法，包括以下步驟： 1) Atmegal6A芯片初始化A\D轉(zhuǎn)換寄存器、定時(shí)器0的寄存器以及定時(shí)器2的寄存器，并 初始化LCD液晶屏顯示界面； 2) 定時(shí)器0的中斷函數(shù)，每隔32毫秒調(diào)用A\D轉(zhuǎn)換函數(shù)； 3) A\D轉(zhuǎn)換函數(shù)輸出的數(shù)值經(jīng)換算以后得到測(cè)量的甲醛濃度值； 4) 甲醛濃度值發(fā)送給IXD顯示函數(shù)并在此甲醛測(cè)量終端的IXD上顯示； 5) 判斷甲醛濃度是否超標(biāo)，并改寫定時(shí)器2的寄存器值，從而控制脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM) 的輸出，來控制甲醛測(cè)量終端是否通過蜂鳴器報(bào)警； 6) 檢測(cè)是否有相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢指令； 7) 如果有數(shù)據(jù)查詢指令，并且查詢的是此終端的地址，則把甲醛濃度值并由射頻發(fā)射 芯片通過透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC監(jiān)測(cè)主機(jī)中； 8) 如果有數(shù)據(jù)查詢指令，并且查詢的是經(jīng)此終端路由的甲醛測(cè)量終端地址，則此終端 發(fā)送查詢指令，查詢目標(biāo)終端的甲醛濃度值，并由射頻發(fā)射芯片通過透過式無線自組傳感 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC監(jiān)測(cè)主機(jī)中； 9) 如果沒有數(shù)據(jù)查詢指令，或者查詢的不是經(jīng)此終端路由的甲醛測(cè)量終端地址，則此 終端只測(cè)量并顯示數(shù)據(jù)，不發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
[0013] -種透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，包括以下步驟： 1) 各甲醛測(cè)量終端節(jié)點(diǎn)在上電激活、初始化并進(jìn)入組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收來自PC監(jiān)測(cè)處 理主機(jī)的組網(wǎng)命令； 2) PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)通過有線的串口，以串口協(xié)議向任務(wù)分配器(0x00)發(fā)送組網(wǎng)命令， 任務(wù)分配器接收到組網(wǎng)命令后，自動(dòng)設(shè)置為路由節(jié)點(diǎn)，并成為當(dāng)前層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)，以 射頻發(fā)射芯片的協(xié)議，向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送組網(wǎng)命令； 3 )當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)依次查詢未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址，當(dāng)節(jié)點(diǎn)響應(yīng)時(shí)組網(wǎng)成功，成為與當(dāng)前路 由節(jié)點(diǎn)相連的子節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，不再響應(yīng)其它路由節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)命令，沒有響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)仍 保持待組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收某父路由節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)命令； 4) 組網(wǎng)成功的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表，并保存路由路徑和鄰居表并上傳到 與其相對(duì)應(yīng)的父路由節(jié)點(diǎn)； 5) 所有節(jié)點(diǎn)查詢完畢后，更新未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址，組網(wǎng)成功的所有節(jié)點(diǎn)成為新一級(jí)的 路由節(jié)點(diǎn)，依次對(duì)未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，若節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，則成為其對(duì)應(yīng)的當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的子 節(jié)點(diǎn)，若節(jié)點(diǎn)無響應(yīng)，仍繼續(xù)保持待組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收某父路由節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)命令； 6) 逐級(jí)查詢，直到全部待組網(wǎng)地址分配完畢，或未響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)地址不改變?yōu)橹埂?br>[0014] -種透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢方法，包括以下步驟： 1) PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)通過有線的串口，以串口協(xié)議向任務(wù)分配器(0x00)發(fā)送對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn) OxNN的查詢命令； 2) 任務(wù)分配器首先收到查詢指令，并作為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)，以射頻發(fā)射芯片的協(xié)議，按照 當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表信息對(duì)其子路徑逐個(gè)進(jìn)行查詢； 3) 若查詢的目標(biāo)地址節(jié)點(diǎn)OxNN在當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表中，則直接查詢目標(biāo)節(jié)點(diǎn)OxNN 的數(shù)據(jù)并將該查詢結(jié)果按照原查詢路徑返回PC監(jiān)測(cè)處理器，節(jié)點(diǎn)OxNN的甲醛濃度數(shù)據(jù)測(cè)量 結(jié)束，該節(jié)點(diǎn)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一次查詢激活命令； 4) 若目標(biāo)地址節(jié)點(diǎn)OxNN不在當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)鄰居表中，便自動(dòng)設(shè)置與當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)相連 的包含節(jié)點(diǎn)OxNN路徑的下級(jí)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)，對(duì)OxNN地址逐級(jí)查詢，直到目標(biāo)地址 OxNN響應(yīng)為止； 5) 目標(biāo)地址OxNN的甲醛測(cè)量終端，通過原路由路徑以射頻發(fā)射芯片的協(xié)議返回甲醛濃 度值，任務(wù)分配器以射頻發(fā)射芯片的協(xié)議接收甲醛濃度值，并轉(zhuǎn)換為串口協(xié)議發(fā)送給PC監(jiān) 測(cè)處理主機(jī)； 6) PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)查詢到目標(biāo)地址為OxNN的甲醛測(cè)量終端節(jié)點(diǎn)的甲醛濃度值，并作出 相應(yīng)的處理。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由透過式無線自組傳感 網(wǎng)絡(luò)，透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)上甲醛測(cè)量終端，以及PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)(包含負(fù)責(zé) 采集存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)上位機(jī)系統(tǒng))三部分組成。透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)可以在某些節(jié)點(diǎn) 超出主機(jī)測(cè)量距離時(shí)，把某些正常通信的甲醛測(cè)量終端作為路由節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)成無線自組傳 感網(wǎng)絡(luò)，并通過相應(yīng)的路由節(jié)點(diǎn)把超出任務(wù)分配器測(cè)量距離的甲醛測(cè)量終端數(shù)據(jù)傳送回PC 監(jiān)測(cè)處理主機(jī)。每個(gè)甲醛測(cè)量終端節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中，既是終端節(jié)點(diǎn)，又具備路由節(jié)點(diǎn)功能，它 無需任何用戶協(xié)議即可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)中繼，擴(kuò)大了甲醛環(huán)境有效監(jiān)測(cè)區(qū)域的范圍，并且能根據(jù) 實(shí)際監(jiān)測(cè)的需要自動(dòng)組網(wǎng)，在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不需單獨(dú)的路由器或中繼器，穿透障礙物能力 強(qiáng)。因此對(duì)比現(xiàn)有的無線甲醛測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)5000米的低成本遠(yuǎn)距離大范圍的多節(jié) 點(diǎn)的分布式測(cè)量以及大數(shù)據(jù)量的精確采集和存儲(chǔ)分析。
[0016] 透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，使PC監(jiān)測(cè)主機(jī)可以透過任務(wù)分配器，使用串口有線通 信協(xié)議發(fā)送相應(yīng)的無線協(xié)議指令，把傳統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)當(dāng)作有線網(wǎng)絡(luò)使用。工作時(shí)無需 任何用戶協(xié)議，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透過傳輸，降低了不同應(yīng)用場(chǎng)合的上位機(jī)開發(fā)成本，大大降 低了射頻無線通信網(wǎng)絡(luò)的硬件和設(shè)計(jì)研發(fā)成本。
[0017] 甲醛測(cè)量終端通過放大精密甲醛傳感器上的Μ級(jí)電流，可以精確的測(cè)量甲醛在空 氣中的濃度。由于系統(tǒng)采用了 PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)，因此相比現(xiàn)有技術(shù)，可以在PC機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 的采集存儲(chǔ)和處理，可以做大數(shù)據(jù)量的長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以方便的用PC機(jī)進(jìn)行處 理分析。而甲醛測(cè)量終端通過放大精密甲醛傳感器上的nA級(jí)電流，可以精確的測(cè)量甲醛在 空氣中的濃度，分辨率為O.Olppm。本發(fā)明可以家庭單機(jī)使用，也可以廣泛的應(yīng)用于分布式 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、大范圍多房間的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
[0018] 【【附圖說明】】 圖1為本發(fā)明的總體設(shè)計(jì)框圖； 圖2為本發(fā)明透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸示意圖； 圖3為本發(fā)明甲醛測(cè)量終端的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖4為本發(fā)明甲醛傳感器測(cè)量及放大電路圖； 圖5為本發(fā)明透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)射頻無線收發(fā)模塊硬件電路圖； 圖6為本發(fā)明甲醛測(cè)量終端數(shù)據(jù)采集與傳輸算法流程圖； 圖7為本發(fā)明透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)策略流程圖； 圖8為本發(fā)明透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢策略流程圖。
[0019] 【【具體實(shí)施方式】】 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述： 一、系統(tǒng)組成 參見圖1，本發(fā)明基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括甲醛 測(cè)量終端，透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)和PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)三個(gè)部分組成。
[0020] 1、甲醛測(cè)量終端 微處理器ATmegal6A將甲醛測(cè)量終端采集來的甲醛參數(shù)的模擬信號(hào)進(jìn)行放大濾波，經(jīng) 過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，在LCD液晶屏上實(shí)時(shí)顯示各節(jié)點(diǎn)甲醛參數(shù)，并與報(bào)警閥值比 較。同時(shí)，甲醛測(cè)量終端，作為透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，微處理器ATmegal6A還負(fù)責(zé) 數(shù)據(jù)的無線傳輸。
[0021] 2、透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò) 透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)由任務(wù)分配器和各個(gè)甲醛測(cè)量終端組成。任務(wù)分配器 (0x00)，負(fù)責(zé)把PC監(jiān)測(cè)主機(jī)的有線通信串口協(xié)議轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的無線通信協(xié)議，并發(fā)送組網(wǎng) 或查詢數(shù)據(jù)命令。使PC監(jiān)測(cè)主機(jī)可以不用考慮各種無線傳輸?shù)膮f(xié)議，透過任務(wù)分配器來發(fā) 送指令。各個(gè)甲醛測(cè)量終端(OxNN)，既作為測(cè)量終端又作為透過式無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)?？?以直接返回?cái)?shù)據(jù)，或者作為路由返回相應(yīng)子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
[0022]透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的示意圖，如圖2所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)遠(yuǎn)距離甲醛監(jiān)測(cè)時(shí)的 逐級(jí)中繼，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗵酚?，從而擴(kuò)大甲醛實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的范圍。實(shí)現(xiàn)透過式無線自 組傳感網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)識(shí)別路由、自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、自動(dòng)校驗(yàn)等功能，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定，數(shù)據(jù) 傳輸可靠。每個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)都可以在其他較遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)無法直接與PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)通信時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn) 換為路由節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)路由測(cè)量。
[0023] 3、PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī) PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)出查詢信號(hào)的命令，終端收到遠(yuǎn)程主機(jī)的命令 后把已經(jīng)處理過的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)中，將各個(gè)透過式無線自組節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集來的環(huán)境 參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，并以圖像的形式顯示各時(shí)刻的參數(shù)，用戶可以根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)的需要， 通過PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)對(duì)系統(tǒng)報(bào)警閥值進(jìn)行修改。
[0024] 二、甲醛測(cè)量終端 1、甲醛測(cè)量終端硬件電路 本發(fā)明系統(tǒng)的硬件框圖，如圖3所示，電化學(xué)甲醛傳感器發(fā)出的微弱電流信號(hào)(nA級(jí)電 流）經(jīng)過AD8628放大電路后被放大，然后對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換等一系列的處理后再由 Atmegal6A對(duì)其進(jìn)行處理，如果甲醛參數(shù)濃度值高于濃度的國標(biāo)，那么蜂鳴器就會(huì)發(fā)出警 報(bào)，同時(shí)將濃度參數(shù)值在LCD上實(shí)時(shí)顯示出來。如果在國標(biāo)的允許范圍內(nèi)，那么只顯示濃度 值而不發(fā)出警報(bào)。其中，對(duì)傳感器輸出的微弱電流，經(jīng)如圖4所示的放大電路進(jìn)行信號(hào)放大。 此外，ATmegal6A在檢測(cè)到數(shù)據(jù)查詢指令時(shí)，將甲醛濃度參數(shù)經(jīng)射頻無線收發(fā)模塊傳送到透 過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，電路如圖5所示。
[0025] 2、甲醛測(cè)量終端數(shù)據(jù)采集與傳輸 如圖6所示。地址為OxNN的甲醛監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，其微處理器Atmegal6A對(duì)終端的0IXD液晶顯 示器和A/D轉(zhuǎn)換寄存器、定時(shí)器0中斷寄存器、定時(shí)器2寄存器等寄存器進(jìn)行初始化操作。電 化學(xué)甲醛傳感器將電解甲醛所產(chǎn)生的電流信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)化寄存器中的A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)后轉(zhuǎn) 化成微處理器Atmegal6A可直接處理的數(shù)字信號(hào)。微處理器ATmegal6A根據(jù)預(yù)先設(shè)置的報(bào)警 閾值判斷由OxNN節(jié)點(diǎn)的電化學(xué)甲醛傳感器產(chǎn)生的電流信號(hào)是否滿足報(bào)警閾值。若濃度超 標(biāo)，由ATmegal6A的ΠΜ引腳控制的蜂鳴器則根據(jù)甲醛濃度超標(biāo)的情況進(jìn)行報(bào)警，待測(cè)區(qū)域 甲醛濃度參數(shù)超標(biāo)越嚴(yán)重，蜂鳴器報(bào)警的功率越高。若甲醛濃度在正常值得范圍內(nèi)，蜂鳴器 不工作，待測(cè)區(qū)域的甲醛參數(shù)濃度直接顯示在LCD顯示屏上。并且，微處理器通過將采集到 的甲醛數(shù)據(jù)經(jīng)行處理，將參數(shù)信息暫存在緩存中。當(dāng)收到來自PC監(jiān)測(cè)端的甲醛濃度查詢指 令后，通過透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，將監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)OxNN的甲醛濃度參數(shù)等數(shù)據(jù)傳送到PC監(jiān) 測(cè)處理主機(jī)。
[0026]三、透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)查詢方法 1、透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng) 如圖7所示，透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)可以在某些節(jié)點(diǎn)超出主機(jī)測(cè)量距離時(shí)，把某個(gè)正 常通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組網(wǎng)為路由節(jié)點(diǎn)，并通過此路由節(jié)點(diǎn)把超出主機(jī)測(cè)量距離的節(jié)點(diǎn)數(shù) 據(jù)由路由節(jié)點(diǎn)傳送回測(cè)量主機(jī)。具體的： 各節(jié)點(diǎn)上電激活，完成初始化，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待接收來自PC監(jiān)測(cè)處理器的組網(wǎng)命 令。由PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)透過任務(wù)分配器發(fā)起組網(wǎng)命令。任務(wù)分配器(0x00)接收到串口傳來 的組網(wǎng)命令后，自動(dòng)設(shè)置為路由節(jié)點(diǎn)，并成為當(dāng)前層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)，發(fā)送無線協(xié)議的組 網(wǎng)命令。
[0027] 當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)依次查詢與其相連的下級(jí)子路徑未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址，當(dāng)節(jié)點(diǎn)響應(yīng) 時(shí)，組網(wǎng)成功，成為與當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)直接相連的子節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，不再響應(yīng)其他路由 節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)命令。沒有響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，仍保持待組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收某父路由節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)命 令。所有節(jié)點(diǎn)查詢完畢后，更新未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址，組網(wǎng)成功的所有節(jié)點(diǎn)成為新的路由節(jié) 點(diǎn)，對(duì)未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，若節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，則成為其對(duì)應(yīng)的當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，若節(jié) 點(diǎn)無響應(yīng)，仍繼續(xù)保持工作接收狀態(tài)，等待接收對(duì)應(yīng)的路由節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)查詢命令。逐級(jí)查 詢，直到全部節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功或全部地址分配完畢為止。組網(wǎng)成功的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前路由節(jié) 點(diǎn)的鄰居表，并保存路由鄰居表上傳到與其相連的父路由節(jié)點(diǎn)。最終，當(dāng)全部節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成 功，或者未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址不再改變，組網(wǎng)結(jié)束。
[0028] 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都配置了相同形式的數(shù)據(jù)傳輸指令。該傳輸指令由16進(jìn)制數(shù)碼組成，形 式如FAFBC7 00 01 10 0003 122000 46,其中前6位FAFBC7為引導(dǎo)碼，同時(shí)也為該網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn) 證碼;00為數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送端節(jié)點(diǎn)地址;01為當(dāng)前被組網(wǎng)的終端地址。當(dāng)前地址為00時(shí)為任務(wù) 分配器;10為功能碼，用于switch程序中選擇相應(yīng)的執(zhí)行項(xiàng)。在此傳感網(wǎng)絡(luò)中用于控制各節(jié) 點(diǎn)的查詢信息接收和數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。0003為傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，規(guī)定地址查詢信息傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)有幾個(gè)字節(jié)，一次數(shù)據(jù)傳輸最多16bit 256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)；122000為數(shù)據(jù)值代表組網(wǎng)命 令，即地址查詢傳輸過程中需要的具體數(shù)值。最后兩位46為該條數(shù)據(jù)傳輸?shù)男ｒ?yàn)和，用來數(shù) 據(jù)有效性的校驗(yàn)，地址、功能碼和數(shù)據(jù)值中所有16進(jìn)制數(shù)相加，超過FF取后兩個(gè)。
[0029] 假設(shè)任務(wù)分配器(0x00)為一級(jí)節(jié)點(diǎn)，0x01-0x06是與任務(wù)分配器(0x00)直接相連 的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)下面又有若干個(gè)與其相連的子節(jié)點(diǎn)組成三級(jí)傳感網(wǎng)絡(luò)，并按照 此組網(wǎng)方式逐級(jí)擴(kuò)展。
[0030] 下面以要組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)為第三級(jí)節(jié)點(diǎn)（0x07)，與其相連的父節(jié)點(diǎn)（已組網(wǎng)成功，兩個(gè) 節(jié)點(diǎn)可以通信)地址為0x01為例。組網(wǎng)過程如下，首先PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)發(fā)出對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)0x07 的組網(wǎng)命令，任務(wù)分配器（0x00)收到組網(wǎng)命令，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送目標(biāo)節(jié)點(diǎn)（0x07)組網(wǎng)指令 FAFBC7 00 07 10 0003 122000 52,由于0x07與0x00不直接相連，0x07未響應(yīng)。則任務(wù)分配 器(0x00)，向已組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（0x01)發(fā)送目標(biāo)節(jié)點(diǎn)（0x07)的組網(wǎng)指令FAFBC7 01 07 10 0003 122000 53,節(jié)點(diǎn)（0x01)收到指令后，轉(zhuǎn)發(fā)組網(wǎng)指令FAFBC7 01 07 10 0003 122000 53。由 于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(0x07)與節(jié)點(diǎn)（0x01)可通信，所以目標(biāo)節(jié)點(diǎn)（0x07)響應(yīng)組網(wǎng)命令并返回組網(wǎng)成 功指令FAFBC7 07 01 10 0003 000221 53,節(jié)點(diǎn)（0x01)收到指令后，保存鄰居表，向任務(wù)分 配器(0x00)發(fā)送指令FAFBC7 07 00 10 0003 000221 52,任務(wù)分配器收到指令，保存節(jié)點(diǎn) 路徑，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(0x07)組網(wǎng)完成。
[0031] 2、透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)查詢 所有節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功后，PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)發(fā)出對(duì)某個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)OxNN的查詢命令，任務(wù)分 配器(0x00)首先收到查詢指令，并作為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)，按照當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表信息對(duì) 其子路徑逐個(gè)進(jìn)行查詢。若查詢的目標(biāo)地址節(jié)點(diǎn)OxNN在當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表中，則直接 查詢目標(biāo)節(jié)點(diǎn)OxNN的數(shù)據(jù)并將該查詢結(jié)果按照原查詢路徑返回PC監(jiān)測(cè)處理器，節(jié)點(diǎn)OxNN的 甲醛濃度數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)束，該節(jié)點(diǎn)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一次查詢激活命令。若目標(biāo)地址節(jié)點(diǎn) OxNN不在當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)鄰居表中，便自動(dòng)設(shè)置與當(dāng)前路由器節(jié)點(diǎn)相連的下級(jí)子路徑的監(jiān)測(cè) 節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)，對(duì)OxNN地址逐級(jí)查詢，直到查詢到目標(biāo)地址OxNN為止。
[0032]數(shù)據(jù)查詢過程如8所示。假設(shè)該無線通信網(wǎng)絡(luò)由若干級(jí)傳感網(wǎng)絡(luò)組成。其中任務(wù)分 配器(0x00)為一級(jí)節(jié)點(diǎn)，0x01-0x06是與任務(wù)分配器(0x00)直接相連的二級(jí)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)二級(jí) 節(jié)點(diǎn)下面又有若干個(gè)與其相連的子節(jié)點(diǎn)組成三級(jí)傳感網(wǎng)絡(luò)，并按照此組網(wǎng)方式逐級(jí)擴(kuò)展， 即每個(gè)N-1級(jí)節(jié)點(diǎn)下面有若干個(gè)與其相連的子節(jié)點(diǎn)組成N級(jí)傳感網(wǎng)絡(luò)。下面以查詢的目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)為三級(jí)節(jié)點(diǎn)地址0x07，與其相連的父節(jié)點(diǎn)地址為0x01為例。
[0033] 查詢過程如下，首先PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)發(fā)出對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)0x07的查詢命令，任務(wù)分配 器(0x00)收到查詢命令，根據(jù)組網(wǎng)路徑向與其相連的子節(jié)點(diǎn)（0x01)發(fā)送查詢命令FAFBC7 01 07 10 0003 133000 58,子節(jié)點(diǎn)（0x01)收到查詢指令，由于目標(biāo)地址0x07在此路由節(jié)點(diǎn) 的鄰居表中，直接發(fā)送指令FAFBC7 01 07 10 0003 133000 58查詢?cè)摴?jié)點(diǎn)的甲醛濃度數(shù)據(jù) 并將該查詢結(jié)果按照原查詢路徑返回PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)，節(jié)點(diǎn)（0x07)的甲醛濃度數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié) 束。
[0034]四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 在對(duì)該分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選取了 5000米范圍內(nèi)不同環(huán)境的五間房間， 并對(duì)其空氣中的甲醛濃度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。其中0x01節(jié)點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)室，0x02地址節(jié)點(diǎn)為封 閉的倉庫，0x03地址節(jié)點(diǎn)為封閉的宿舍，0x04地址節(jié)點(diǎn)為通風(fēng)教室，0x05地址節(jié)點(diǎn)為食堂。 測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示。
[0035] 表1節(jié)點(diǎn)0x01在不同時(shí)刻的測(cè)量結(jié)果表
表2不同節(jié)點(diǎn)在同時(shí)刻的測(cè)量結(jié)果表
如表所示，測(cè)量結(jié)果如下：由于監(jiān)測(cè)地址0x01為較新的實(shí)驗(yàn)室，里面存放著實(shí)驗(yàn)桌椅、 實(shí)驗(yàn)儀器、包裝和化學(xué)試劑，該實(shí)驗(yàn)室的甲醛濃度在夜間超過或臨界國家對(duì)室內(nèi)甲醛濃度 的標(biāo)準(zhǔn)值，范圍在〇 .05-0.09ppm。在長(zhǎng)時(shí)間不通風(fēng)的情況下，白天有學(xué)生做實(shí)驗(yàn)有一定通 風(fēng)，甲醛濃度降低，但是實(shí)驗(yàn)室處于半密閉狀態(tài)。甲醛濃度仍然較高。
[0036] 由于倉庫實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期處于不通風(fēng)的狀態(tài)，里面存有較多的實(shí)驗(yàn)家具教學(xué)儀器等物 品，使得倉庫中空氣中甲醛濃度也較高，但倉庫中存放的都是年久破舊的物品，甲醛濃度反 而沒有超標(biāo)。長(zhǎng)期通風(fēng)，人員流動(dòng)量較大的教室、宿舍、食堂等場(chǎng)所，空氣中甲醛濃度含量處 于正常值范圍。
[0037] 五、基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)的性能分析 該透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)最多支持255字節(jié)長(zhǎng)度的16進(jìn)制的數(shù)據(jù)包。當(dāng)測(cè)試的距離 和環(huán)境為5000米的平原，將數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的調(diào)制速率設(shè)置為9600bps的固定波特時(shí)。該透過 式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的通信誤碼率越為1〇_ 3~1〇_4。在傳輸環(huán)境惡劣的情況下，透過式無線 自組傳感網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳送時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微的響應(yīng)延時(shí)現(xiàn)象。
[0038] PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)的上位機(jī)，使用labview設(shè)計(jì)上位機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。VI程序包 括VISA配置串口程序、寫數(shù)據(jù)前延遲、判斷幀完整、讀數(shù)據(jù)前延遲、讀幀數(shù)據(jù)、清空接收發(fā)送 緩沖區(qū)以及數(shù)據(jù)顯示七部分組成。labview前面板支持255個(gè)節(jié)點(diǎn)的600秒數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連續(xù) 顯示和實(shí)時(shí)報(bào)警，并連續(xù)存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)用于后期查詢。
[0039]本發(fā)明針對(duì)目前甲醛測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量節(jié)點(diǎn)少、通信距離短以及數(shù)據(jù)處理能力弱等 問題，用PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)作為主要的數(shù)據(jù)采集和處理單元，使用有線串口通信透過任務(wù)分 配器轉(zhuǎn)換為無線通信，在某些節(jié)點(diǎn)超出主機(jī)測(cè)量距離時(shí)，把某些正常通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自動(dòng) 轉(zhuǎn)換為路由節(jié)點(diǎn)，并通過此路由節(jié)點(diǎn)把超出主機(jī)測(cè)量距離的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過路由節(jié)點(diǎn)傳送回 PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)5000米、多節(jié)點(diǎn)的分布式測(cè) 量以及大數(shù)據(jù)量的精確采集和存儲(chǔ)分析。
[0040]以上內(nèi)容僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按 照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括具有若干 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)、若干甲醛測(cè)量終端以及PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)；甲醛測(cè)量 終端分布在透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，且均通過透過式無線自組傳感網(wǎng) 絡(luò)與PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)進(jìn)行交互;每個(gè)甲醛測(cè)量終端包括用于采集甲醛濃度參數(shù)的電化學(xué)甲 醛傳感器、用于數(shù)據(jù)采集和通信用的微處理器以及射頻無線收發(fā)模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述甲醛測(cè)量終端還包括均與微處理器相交互的運(yùn)算放大器、電源電路、蜂鳴器以 及LCD顯示屏；電化學(xué)甲醛傳感器將采集到的信號(hào)經(jīng)過放大后發(fā)送給微處理器，微處理器將 甲醛參數(shù)與報(bào)警閥值比較，在甲醛參數(shù)高于報(bào)警閥值時(shí)向蜂鳴器發(fā)出報(bào)警指令，同時(shí)將甲 醛參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在IXD顯示屏上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述微處理器采用ATmegal6A微處理器，運(yùn)算放大器采用AD8628芯片，電化學(xué)甲醛 傳感器采用DART電流型電化學(xué)甲醛傳感器，電源采用3.3V直流電源。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述ATmegal 6A微處理器，其內(nèi)部包含甲醛測(cè)量終端數(shù)據(jù)采集與傳輸算法。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述射頻無線收發(fā)模塊，其射頻發(fā)射芯片采用CC1100E芯片。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸策略，由透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng) 策略和透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢策略組成。7. -種基于透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸算法， 其特征在于，包括以下步驟： 1. Atmegal6A芯片初始化A\D轉(zhuǎn)換寄存器、定時(shí)器0的寄存器以及定時(shí)器2的寄存器，并 初始化LCD液晶屏顯示界面； 2) 定時(shí)器0的中斷函數(shù)，每隔32毫秒調(diào)用A\D轉(zhuǎn)換函數(shù)； 3. A\D轉(zhuǎn)換函數(shù)輸出的數(shù)值經(jīng)換算以后得到測(cè)量的甲醛濃度值； 4) 甲醛濃度值發(fā)送給IXD顯示函數(shù)并在此甲醛測(cè)量終端的IXD上顯示； 5) 判斷甲醛濃度是否超標(biāo)，并改寫定時(shí)器2的寄存器值，從而控制脈寬調(diào)制信號(hào)(PTOO 的輸出，來控制甲醛測(cè)量終端是否通過蜂鳴器報(bào)警； 6) 檢測(cè)是否有相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢指令； 7) 如果有數(shù)據(jù)查詢指令，并且查詢的是此終端的地址，則把甲醛濃度值并由射頻發(fā)射 芯片通過透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC監(jiān)測(cè)主機(jī)中； 8) 如果有數(shù)據(jù)查詢指令，并且查詢的是經(jīng)此終端路由的甲醛測(cè)量終端地址，則此終端 發(fā)送查詢指令，查詢目標(biāo)終端的甲醛濃度值，并由射頻發(fā)射芯片通過透過式無線自組傳感 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC監(jiān)測(cè)主機(jī)中； 9) 如果沒有數(shù)據(jù)查詢指令，或者查詢的不是經(jīng)此終端路由的甲醛測(cè)量終端地址，則此 終端只測(cè)量并顯示數(shù)據(jù)，不發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。8. -種透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟： 1)各甲醛測(cè)量終端節(jié)點(diǎn)在上電激活、初始化并進(jìn)入組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收來自PC監(jiān)測(cè)處 理主機(jī)的組網(wǎng)命令； 2. PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)通過有線的串口，以串口協(xié)議向任務(wù)分配器(0x00)發(fā)送組網(wǎng)命令， 任務(wù)分配器接收到組網(wǎng)命令后，自動(dòng)設(shè)置為路由節(jié)點(diǎn)，并成為當(dāng)前層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)，以 射頻發(fā)射芯片的協(xié)議，向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送組網(wǎng)命令； 3) 當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)依次查詢未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址，當(dāng)節(jié)點(diǎn)響應(yīng)時(shí)組網(wǎng)成功，成為與當(dāng)前路 由節(jié)點(diǎn)相連的子節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，不再響應(yīng)其它路由節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)命令，沒有響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)仍 保持待組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收某父路由節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)命令； 4) 組網(wǎng)成功的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表，并保存路由路徑和鄰居表并上傳到 與其相對(duì)應(yīng)的父路由節(jié)點(diǎn)； 5) 所有節(jié)點(diǎn)查詢完畢后，更新未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)地址，組網(wǎng)成功的所有節(jié)點(diǎn)成為新一級(jí)的 路由節(jié)點(diǎn)，依次對(duì)未組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，若節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，則成為其對(duì)應(yīng)的當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的子 節(jié)點(diǎn)，若節(jié)點(diǎn)無響應(yīng)，仍繼續(xù)保持待組網(wǎng)狀態(tài)，等待接收某父路由節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)命令； 6) 逐級(jí)查詢，直到全部待組網(wǎng)地址分配完畢，或未響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)地址不改變?yōu)橹埂?. 一種透過式無線自組傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢方法，其特征在于，包括以下步驟： 1. PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)通過有線的串口，以串口協(xié)議向任務(wù)分配器(0x00)發(fā)送對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn) OxNN的查詢命令； 2) 任務(wù)分配器首先收到查詢指令，并作為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)，以射頻發(fā)射芯片的協(xié)議，按照 當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表信息對(duì)其子路徑逐個(gè)進(jìn)行查詢； 3) 若查詢的目標(biāo)地址節(jié)點(diǎn)OxNN在當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)的鄰居表中，則直接查詢目標(biāo)節(jié)點(diǎn)OxNN 的數(shù)據(jù)并將該查詢結(jié)果按照原查詢路徑返回PC監(jiān)測(cè)處理器，節(jié)點(diǎn)OxNN的甲醛濃度數(shù)據(jù)測(cè)量 結(jié)束，該節(jié)點(diǎn)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待下一次查詢激活命令； 4) 若目標(biāo)地址節(jié)點(diǎn)OxNN不在當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)鄰居表中，便自動(dòng)設(shè)置與當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)相連 的包含節(jié)點(diǎn)OxNN路徑的下級(jí)節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前路由節(jié)點(diǎn)，對(duì)OxNN地址逐級(jí)查詢，直到目標(biāo)地址 OxNN響應(yīng)為止； 5) 目標(biāo)地址OxNN的甲醛測(cè)量終端，通過原路由路徑以射頻發(fā)射芯片的協(xié)議返回甲醛濃 度值，任務(wù)分配器以射頻發(fā)射芯片的協(xié)議接收甲醛濃度值，并轉(zhuǎn)換為串口協(xié)議發(fā)送給PC監(jiān) 測(cè)處理主機(jī)； 6. PC監(jiān)測(cè)處理主機(jī)查詢到目標(biāo)地址為OxNN的甲醛測(cè)量終端節(jié)點(diǎn)的甲醛濃度值，并作出 相應(yīng)的處理。
【文檔編號(hào)】G01N27/26GK106093147SQ201610356254
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】吳迪, 陳大慶, 于洪濤, 陶智, 張曉俊, 肖仲喆, 陸爽, 葛俊杰
【申請(qǐng)人】常熟蘇大低碳應(yīng)用技術(shù)研究院有限公司