時(shí)間：2022-10-06 01:24:10
序論：在您撰寫無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
（一）設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)并制作一套無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)模擬裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊溫度和光照信息的探測(cè)與采集。該裝置由 1 個(gè)監(jiān)測(cè)終端和不多于255個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成（實(shí)際制作2個(gè)）。每個(gè)裝置由無(wú)線收發(fā)信機(jī)，耦合線圈（天線），傳感器，信息處理器，顯示器等多個(gè)模 塊構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)終端對(duì)不同探測(cè)節(jié)點(diǎn)周邊環(huán)境信息的探測(cè)與采集。命題所要求系統(tǒng)具體的性能與術(shù)指標(biāo)：實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)通信；探測(cè)節(jié)點(diǎn)可預(yù)置編碼，并不多于255個(gè)；溫度測(cè)量范圍0℃～100℃，絕對(duì)誤差小于2℃；探測(cè)有無(wú)光照；探測(cè)時(shí)延小于5s；監(jiān)測(cè)終端與探測(cè)節(jié)點(diǎn)通信距離不小于10cm，增加節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)功能，通信距離不小于50cm；盡量降低整套裝置的功耗。
（二）方案論證與選擇
1.調(diào)制解調(diào)方式
數(shù)字通信中常用的調(diào)制方式有ASK，F(xiàn)SK，PSK等。由于探測(cè)節(jié)點(diǎn)由電池供電，而FSK或PSK調(diào)制解調(diào)方式需要的供電電壓和功耗較高，所以我們選用功耗低且易于實(shí)現(xiàn)ASK調(diào)制解調(diào)方式。
2.載波頻率
對(duì)耦合線圈作為天線傳遞信息進(jìn)行計(jì)算與分析，在發(fā)射功率一定的情況下，載頻越高，天線指向性越強(qiáng)，則接收信號(hào)質(zhì)量越好。受限于命題載波頻率小于30MHz 的要求，最終將載波頻率定為12MHz，由晶體振蕩器產(chǎn)生。
3.功放的選擇
由于探測(cè)節(jié)點(diǎn)的低電壓供電要求使得功率放大在使用普通元件時(shí)變得相對(duì)困難，經(jīng)測(cè)試，非門振蕩器所產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)模擬電路處理，接50Ω負(fù)載最低幅值達(dá)1.65V（6.4mW），可以直接接到天線發(fā)射，無(wú)需再加功放電路。
4.單片機(jī)選型
監(jiān)測(cè)終端：監(jiān)測(cè)終端可以采用5v電源供電，因此可以選用5V電源的單片機(jī)，我們采用了AT89S52單片機(jī)，AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。AT89S52單片機(jī)具有編程容易，兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，出于AT89S52單片機(jī)是我們了解的比較深入，同時(shí)也是我們使用的比較多的單片機(jī)，所以我們選擇AT89S52做我們監(jiān)測(cè)終端的處理器。
探測(cè)節(jié)點(diǎn)：探測(cè)節(jié)點(diǎn)是由兩節(jié)電池3V供電，單片機(jī)必須選擇更低電壓的。在作品中，我們選擇了STC12LE5A16S2。STC12LE5A16S2是一種更低功耗，與51系列單片機(jī)兼容的微處理器。
（三）系統(tǒng)方案框圖
對(duì)每一個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)和檢測(cè)終端都制作同樣的收發(fā)信機(jī)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
數(shù)據(jù)發(fā)射：?jiǎn)纹瑱C(jī)串口發(fā)數(shù)據(jù)，經(jīng)晶體ASK調(diào)制發(fā)射機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，再通過(guò)天線匹配網(wǎng)絡(luò)，最終將信號(hào)經(jīng)耦合線圈發(fā)送出。
數(shù)據(jù)接收：耦合線圈接收射頻信號(hào)，經(jīng)選頻進(jìn)入接收機(jī)混頻，然后差頻出一個(gè)5M的中頻信號(hào)，再通過(guò)接收機(jī)內(nèi)的ASK解調(diào)電路將信號(hào)解調(diào)出來(lái)。輸出基帶信號(hào)，再經(jīng)模擬信號(hào)處理獲得數(shù)字信息。
二、理論分析計(jì)算與電路設(shè)計(jì)
（一）發(fā)射部分
1. 耦合天線
天線線圈等效電路如圖2所示，其中LANT表示線圈電感量，RANT表示線圈的等效電阻，CANT表示線圈的分布電容。
根據(jù)要求實(shí)際制作的線圈，用LCR電橋測(cè)量的結(jié)果為：LANT=1.5UH，RANT=25mΩ，CANT=7.5pF。天線的品質(zhì)因數(shù)是天線正確調(diào)諧和所獲得性能的一個(gè)重要特性，所制線圈的品質(zhì)因數(shù)Q=ωR*LANT/RANT=10178.8。而根據(jù)線圈的幾何形狀，Q的值通常在50到100之間。要進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)傳輸這個(gè)值還要減少，由于帶寬B=Fr/Q，以及時(shí)間與帶寬乘積規(guī)定B*T≥1，得出Q≤fR*T。由于元件的容差和對(duì)溫度的依靠，Q通常取35，所以要降低原始Q因數(shù)。須串入一個(gè)外部電阻REXT=ωRLANT/35-RANT=7.24Ω。采用圖2所示的電路圖將天線匹配到50Ω。
2.發(fā)射機(jī)
系統(tǒng)發(fā)射采用ASK調(diào)制方式。系統(tǒng)采用非門振蕩器產(chǎn)生27MHz載頻信號(hào)，運(yùn)用或非門數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)符合邏輯要求的ASK已調(diào)信號(hào)。發(fā)射功率大于等于6.5mW（50Ω假負(fù)載）。發(fā)射機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)電路如圖4所示?？紤]到功耗問(wèn)題以及邏輯電路穩(wěn)定工作，發(fā)射機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前10ms啟動(dòng)晶體振蕩，然后調(diào)制基帶信號(hào)。
1. 3839a接收機(jī)
3839A接收機(jī)電路如圖5所示。3839A是一款低電壓供電，帶有高速接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）輸出的 FM 接收機(jī)芯片，分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。射頻信號(hào)進(jìn)入3839A與本振混頻得到中頻，然后經(jīng)中頻濾波器，進(jìn)入中頻放大器，再次對(duì)中頻濾波，然后經(jīng)中頻限幅放大器輸出，而3839A芯片內(nèi)部的快速 RSSI（100kHz）根據(jù)中頻放大器和中頻限幅放大器獲取RSSI信號(hào)。由于該套通信系統(tǒng)所建立的信道是ASK信道，則可以根據(jù)該芯片的RSSI輕松實(shí)現(xiàn)ASK信號(hào)的解調(diào)。RSSI的轉(zhuǎn)換速率可輕松滿足系統(tǒng)的最高通信速率。
2.解調(diào)信號(hào)處理
接收機(jī)解調(diào)信號(hào)處理電路如圖6所示。信號(hào)解調(diào)后經(jīng)過(guò)一級(jí)同相放大，放大后經(jīng)過(guò)一級(jí)電壓比較器輸出到單片機(jī)處理。解調(diào)后的信號(hào)很微弱不足以直接送給單片機(jī)處理，同相放大是為了滿足我們對(duì)信號(hào)電壓的要求。信號(hào)在放大后，經(jīng)過(guò)一級(jí)比較器，將解調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
（三）傳感器
1.光電傳感器
圖7光照判斷
有光照時(shí)，光電二極管導(dǎo)通，26腳為低電平，沒光照時(shí)，光電二極管截止，26腳為高電平，設(shè)置合適的門限電壓，單片機(jī)通過(guò)判斷26腳的電平高低判別有無(wú)光照信息。
2.溫度傳感器
采用低電壓供電SPI總線的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，該溫度傳感器最大絕對(duì)誤差小于2℃，滿足命題要求。
（四）信號(hào)處理
1.終端
終端電路包括一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、LED指示電路。單片機(jī)首先發(fā)出搜索信號(hào)去搜索探測(cè)節(jié)點(diǎn)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)后，發(fā)回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)給終端，然后再發(fā)數(shù)據(jù)。終端通過(guò)串口接收把數(shù)據(jù)接收進(jìn)來(lái)進(jìn)行處理，處理的信息包括光照信息和溫度信息，溫度信息通過(guò)1602LCD顯示出來(lái)，光照信息通過(guò)LED2、LED3的亮滅來(lái)指示。LED2亮表示探測(cè)節(jié)點(diǎn)A有光照信息，LED2不亮表示探測(cè)節(jié)點(diǎn)A沒有光照信息。LED3亮表示探測(cè)節(jié)點(diǎn)B有光照信息，LED3不亮表示探測(cè)節(jié)點(diǎn)B沒有光照信息。
2.探測(cè)節(jié)點(diǎn)
探測(cè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)處理電路就是一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，光電傳感器電路和溫度傳感器電路得到光照信息和溫度信息后送到單片機(jī)處理，光照信號(hào)和溫度信號(hào)在數(shù)字編碼后通過(guò)串行口進(jìn)行發(fā)送。
三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分，一個(gè)是軟件編解碼的碼型設(shè)計(jì)，一個(gè)是無(wú)線通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。
1.碼型設(shè)計(jì)
方案一，采用高低電平的占空比不同表示“1”與“0”。設(shè)置傳輸一位碼元的周期為固定值，即傳輸波特率固定。定義“1”為800us高電平與200us低電平，占空比為4/5。定義“0”為200us低電平與800us高電平，占空比為1/5。一幀數(shù)據(jù)以“引導(dǎo)碼+數(shù)據(jù)”的方式發(fā)送。此方案在大多數(shù)有線通信中被采用，但考慮到無(wú)線通信過(guò)程中噪聲干擾的不確定性。長(zhǎng)時(shí)間的高電平或低電平都很容易產(chǎn)生毛刺導(dǎo)致誤碼。而且編碼中有長(zhǎng)時(shí)間的低電平或高電平，硬件電路的不易實(shí)現(xiàn)整形和解調(diào)。所以編碼不采用此設(shè)計(jì)方案。
方案二，采用占空比相同而周期不同的形式表示“1”與“0”。一個(gè)碼元用占空比為1、2的形式表示。定義數(shù)據(jù)“1”表示為周期等于1ms，數(shù)據(jù)“0”表示為周期等于2ms。引導(dǎo)碼為2個(gè)字節(jié)的AAH。種編碼方式和數(shù)據(jù)幀的定義，可以避免長(zhǎng)“1”或長(zhǎng)“0”時(shí)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的高電平或低電平，增加了碼元通信的可靠性。同時(shí)，這種編碼方式可以獲得有效的同步信號(hào)，即使在傳輸40Bit（本裝置設(shè)計(jì)發(fā)送一幀數(shù)為5個(gè)字節(jié)，即40Bit）的長(zhǎng)串?dāng)?shù)據(jù)的情況下，仍能有效的控制通信過(guò)程的同步要求。
從軟件編程的思路和降低編解碼的誤碼率的角度考慮，我們采用了方案二，即以1KHz的頻率表示數(shù)據(jù)“1”，周期為1ms。以500Hz的頻率表示數(shù)據(jù)“0”，周期為2ms。占空比均為1/2。在碼型確定下來(lái)之后，又確定以兩個(gè)字節(jié)的AAH作為一幀數(shù)據(jù)的同步頭。這種編碼方式和數(shù)據(jù)幀的定義，可以避免長(zhǎng)“1”或長(zhǎng)“0”時(shí)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的高電平或低電平，增加了碼元通信的可靠性。同時(shí)，這種編碼方式可以獲得有效的同步信號(hào)，即使在傳輸40Bit（本裝置設(shè)計(jì)發(fā)送一幀數(shù)為5個(gè)字節(jié)，即40Bit）的長(zhǎng)串?dāng)?shù)據(jù)的情況下，仍能有效的控制通信過(guò)程的同步要求。
2.通信協(xié)議
根據(jù)本無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)通信協(xié)議為：發(fā)送一幀數(shù)據(jù)包括“引導(dǎo)碼+ID碼+數(shù)據(jù)+命令”，共5個(gè)字節(jié)。其中引導(dǎo)碼占用兩個(gè)字節(jié)，地址碼1個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)碼和命令碼兩個(gè)字節(jié)。8BitID碼可以識(shí)別256個(gè)不同的探測(cè)節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)需要。數(shù)據(jù)碼用來(lái)傳輸8Bit的數(shù)據(jù)，其中b0-b6用來(lái)表示溫度信息，b7用來(lái)表示光照的有無(wú)。命令碼用于實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信的協(xié)議要求。規(guī)定：
關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)；實(shí)時(shí)監(jiān)控；無(wú)線通信；接力傳輸
無(wú)人值守綜合監(jiān)控系統(tǒng)可在比較復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守檢測(cè)，集中式管理與分布式監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備。對(duì)于無(wú)線遠(yuǎn)程實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)講，在系統(tǒng)內(nèi)充分運(yùn)用了諸多先進(jìn)技術(shù)，如無(wú)線通信技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)及環(huán)境測(cè)試技術(shù)等，可將其大致劃分為三部分，即以Web為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)與分析模塊、服務(wù)器端接收存儲(chǔ)模塊及終端采集發(fā)送模塊。本文基于MSP430探討環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)路徑。
1.系統(tǒng)分析與模塊介紹
1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用節(jié)點(diǎn)尋址技術(shù)，實(shí)施多節(jié)點(diǎn)通信。手機(jī)無(wú)線通信距離外的各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，乃是無(wú)線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)所需解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也就是監(jiān)控終端采用切實(shí)辦法對(duì)無(wú)線通信距離之外的探測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，有別于其它類型的預(yù)設(shè)路由的接力數(shù)據(jù)傳輸方式，對(duì)于覆蓋區(qū)域相應(yīng)拓展問(wèn)題給予了有效解決，在運(yùn)行中，監(jiān)控終端始終均為主控，能夠收集制定區(qū)域框架內(nèi)各探測(cè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而對(duì)于特殊情況，針對(duì)所接收到的遠(yuǎn)端請(qǐng)求，能以被動(dòng)的方式來(lái)接受，若在節(jié)點(diǎn)發(fā)生緊急情況，能夠及時(shí)作出處理。而對(duì)于探測(cè)節(jié)點(diǎn)，其處從屬地位，監(jiān)控終端對(duì)其實(shí)施控制，在緊急狀況下，可調(diào)整至主動(dòng)發(fā)送，保證能夠及時(shí)上報(bào)可能出現(xiàn)的環(huán)境污染因子。
1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.2.1硬件設(shè)計(jì)思路
無(wú)論是探測(cè)模塊還是監(jiān)控模塊，均需由MCU實(shí)現(xiàn)，本文均選用MSP430F1611單片機(jī)（TI公司），將其當(dāng)作控制器，對(duì)于MSP系列單片機(jī)來(lái)講，其實(shí)際就是功耗超低、擁有精簡(jiǎn)指令集且為16位的混合型單片機(jī)，其具有比較底的功耗消耗，此點(diǎn)對(duì)于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于本次設(shè)計(jì)尤為重要。對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊而言，可監(jiān)測(cè)二氧化硫、氮氧化物、PM2.5、VOCs等信息，而對(duì)于其它類環(huán)境信息的測(cè)量，在本系統(tǒng)中快速植入。定點(diǎn)采集及輪詢等方式，各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)有序通信，而通過(guò)運(yùn)用預(yù)設(shè)路由的接力數(shù)據(jù)傳輸方式，能夠較好的且系統(tǒng)化的解決覆蓋范圍拓展問(wèn)題，對(duì)于監(jiān)控終端，還有屏顯與鍵盤功能，本文選用128×64液晶屏顯及4×4按鈕鍵盤。
1.2.2無(wú)線通信模塊
對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其實(shí)為靜態(tài)信息，具有相對(duì)不高的數(shù)據(jù)傳輸速度要求，在對(duì)無(wú)線通信模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，則可將nkF24L01數(shù)字無(wú)線收發(fā)器作為優(yōu)選。此接收器其實(shí)為一款低成本無(wú)線收發(fā)器，即為工業(yè)級(jí)內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議。此器件于2.4GHz工作，在ISM頻段全球開放，內(nèi)部設(shè)置有多種功能模塊，如調(diào)制器、晶體振蕩器、功率放大器及頻率合成器等，并且其中還內(nèi)置有ShockBurst技術(shù)（增強(qiáng)型），另外，可通過(guò)程度配置方式，確定通信頻道與輸出功率?？芍苯舆B接于單片機(jī)I/O，具有較少的外界元件。nRY24L01在功耗方面比較低，若將發(fā)生功率{整至-6dBm，則工作電流便會(huì)維持在8mA：若處于接收狀態(tài)，電流則維持在12.2mA，通過(guò)各種低功率工作模式的運(yùn)用，可更好的開展節(jié)能設(shè)計(jì)。
1.2.3監(jiān)控模塊
對(duì)于監(jiān)控模塊，對(duì)于其核心處理器的選用，通常以MSP430F1611單片機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)際就是功耗超低、擁有精簡(jiǎn)指令集且為16位的混合型單片機(jī)。監(jiān)控模塊當(dāng)中的液晶顯示與鍵盤，能夠操作各種菜單功能，另外，還可進(jìn)行數(shù)據(jù)與信息的實(shí)時(shí)查詢。在內(nèi)容上，還包含有基于本地環(huán)境的監(jiān)測(cè)模塊，類似一節(jié)點(diǎn)。
1.2.4環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊
環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊的核心處理器也采用的是MSP430F1611單片機(jī)，能夠測(cè)量二氧化硫、二氧化氮和臭氧等。在檢測(cè)二氧化硫、二氧化氮和臭氧時(shí)，分別選用紫外熒光傳感器、化學(xué)發(fā)光傳感器和紫外吸收傳感器，測(cè)量范圍為0-500ppb，通過(guò)與SPI形成兼容效應(yīng)，用微型SOT23-6來(lái)封裝。通常情況下，化學(xué)發(fā)光法傳感器測(cè)量范圍為0-500ppb。
2.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
2.1輪詢模式
先選擇“數(shù)據(jù)采集”，從中找出“輪詢模式”，然后進(jìn)至此模式，對(duì)于其中各個(gè)節(jié)點(diǎn)，需逐個(gè)訪問(wèn)，針對(duì)各節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行，需要做到與定點(diǎn)采集模式相同，首先從節(jié)點(diǎn)1進(jìn)行定點(diǎn)采集之后以自動(dòng)的方式在，在需要訪問(wèn)的后續(xù)地址上加一，也就是節(jié)點(diǎn)2，以此方式類推，直至最后節(jié)點(diǎn)。最后屏顯所測(cè)數(shù)據(jù)，以便清晰觀察分析。探測(cè)時(shí)，如若在等待時(shí)間上超出終端，便會(huì)向下節(jié)點(diǎn)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)，并繼續(xù)進(jìn)行訪問(wèn)，在終端數(shù)據(jù)上予以顯示，從中便可查知此節(jié)點(diǎn)所存在的故障，所以，此模式能夠?qū)Ω骷罢O單正常工作與否進(jìn)行檢測(cè)。
2.2自動(dòng)接收
對(duì)于自動(dòng)接收模式而言，其能夠?qū)⒈O(jiān)控模塊，時(shí)刻控制在等待接收狀態(tài)，各探測(cè)節(jié)點(diǎn)依據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的順序，將環(huán)境數(shù)據(jù)信息定時(shí)發(fā)送。為不出現(xiàn)沖突，即大于2個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，當(dāng)進(jìn)至自動(dòng)接收模式時(shí)，監(jiān)控模塊會(huì)將一個(gè)啟動(dòng)時(shí)鐘發(fā)送至全部探測(cè)節(jié)點(diǎn)，將其為基準(zhǔn)，各個(gè)探測(cè)點(diǎn)延時(shí)后，會(huì)將環(huán)境數(shù)據(jù)信息自動(dòng)發(fā)送。
3.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆蓋范圍擴(kuò)展
本文所設(shè)計(jì)的無(wú)線傳輸模塊，主要將nRY24L01芯片作為其核心，其工作狀態(tài)，滿足于各種低功率要求，能夠有效開展節(jié)能設(shè)計(jì)。但低功耗也存有些許問(wèn)題，比如在傳輸距離方面相對(duì)有限，通常情況下，維持在～100m，針對(duì)此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)講，其覆蓋范圍為100m，因此，此狀況會(huì)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效用，產(chǎn)生某種趨向范疇內(nèi)的嚴(yán)重制約。而在接力數(shù)據(jù)傳輸方式方面，如若選用預(yù)設(shè)路由，便能將覆蓋不足的缺陷給予有效解決。對(duì)于此種傳輸方式，能夠?yàn)榘烟幱谶h(yuǎn)端，并且不在監(jiān)控范圍之內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)，結(jié)合上級(jí)節(jié)點(diǎn)相應(yīng)指定，與監(jiān)控模塊間形成數(shù)據(jù)傳輸。由于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在環(huán)境數(shù)據(jù)量方面比較少，因此，也就具有比較小的無(wú)線通信數(shù)據(jù)量，而運(yùn)用此方式，不會(huì)由于節(jié)點(diǎn)的增加，而造成通信阻塞狀況。
關(guān)鍵詞：STM32；空氣質(zhì)量檢測(cè)；甲醛；WiFi
中圖分類號(hào)：TP212.9
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）8012502
1引言
近些年來(lái)，空氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，室內(nèi)有害氣體污染狀況不容樂觀，引起室內(nèi)空氣污染的物質(zhì)多種多樣，最普遍的當(dāng)屬甲醛。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有氣w檢測(cè)設(shè)備研發(fā)起步較晚，穩(wěn)定性不足，通信能力差。因此研發(fā)一款具有無(wú)線傳輸功能的氣體檢測(cè)設(shè)備是極其重要的。
設(shè)計(jì)并研發(fā)了基于STM32的無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，儀器核心為STM32微處理器，運(yùn)用甲醛傳感器實(shí)時(shí)采集室內(nèi)甲醛濃度信號(hào)，將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏，同時(shí)又具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能。
2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
采用高精度甲醛傳感器進(jìn)行系統(tǒng)前端信號(hào)采集，將甲醛濃度物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給微處理器控制部分進(jìn)行處理和運(yùn)算，在液晶顯示屏上顯示室內(nèi)甲醛實(shí)時(shí)濃度數(shù)值。另一方面，用戶可通過(guò)智能手機(jī)等無(wú)線設(shè)備向WIFI模塊發(fā)送指令，單片機(jī)接收指令后再做出相應(yīng)操作，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖如圖1所示。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
開發(fā)的硬件主要包括：微處理器最小系統(tǒng)、電源供電模塊、中文液晶顯示屏、甲醛采集模塊、溫濕度采集模塊、WIFI模塊、蜂鳴報(bào)警模塊等。硬件架構(gòu)如圖2所示。
本系統(tǒng)采用ST公司出品的STM32F103C8T6微處理器，具有低功耗、最大集成度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理速度快、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。其最小系統(tǒng)的電路原理圖如圖3所示。
甲醛傳感器采用的型號(hào)是MS1100-P111VOC，該型號(hào)傳感器具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種進(jìn)口的半導(dǎo)體式傳感器。具體電路圖如圖4所示。
溫濕度傳感器采用的型號(hào)是DHT11，該傳感器電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、功耗很小，可以自動(dòng)休眠，具體電路圖如圖5所示。
顯示屏采用Usart-GPU串口液晶屏，由于價(jià)格低
廉，受到廣大用戶喜愛，無(wú)需轉(zhuǎn)編號(hào)，支持直接漢字驅(qū)動(dòng)、真彩圖形顯示。顯示屏與STM32微處理器的接口原理圖如圖6所示。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用模塊化和層次化的設(shè)計(jì)方法，使用C語(yǔ)言進(jìn)行代碼編寫?；谲浖K化開發(fā)和設(shè)計(jì)，編寫了STM32硬件初始化模塊、甲醛傳感器采集模塊、溫濕度傳感器采集模塊、Usart-GPU串口液晶顯示模塊、蜂鳴報(bào)警模塊等的驅(qū)動(dòng)程序。軟件流程圖如圖7所示。
該系統(tǒng)樣機(jī)軟硬件已經(jīng)設(shè)計(jì)制作完畢，同時(shí)進(jìn)行了設(shè)備的測(cè)試，結(jié)果顯示該系統(tǒng)可以完成甲醛濃度、溫濕度采集，液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室內(nèi)空氣質(zhì)量情況。如果甲醛濃度超標(biāo)，蜂鳴器則發(fā)出聲音告警信息，提示用戶。該系統(tǒng)實(shí)物照片如圖8所示。
5結(jié)語(yǔ)
研制和開發(fā)了基于STM32的無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用甲醛傳感器、溫濕度傳感器進(jìn)行信號(hào)采集，并將甲醛的濃度值、溫濕度值實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏上，可以通過(guò)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。如果空氣中甲醛超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)安全閾值，系統(tǒng)會(huì)立刻進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣污染物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。測(cè)試結(jié)果證明，所有功能能夠完整地實(shí)現(xiàn)，可靠性高，該系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]
徐科軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[J].北京：電子工業(yè)出版社，2011：202～260.
[2]陳啟軍，余有靈.嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011：20～23.
關(guān)鍵詞：無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè) 模擬裝置 探討
中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）07-0192-01
1 方案設(shè)計(jì)與論證
1.1 無(wú)線收發(fā)模塊
（1）方案比較：方案一：采用編解碼集成電路PT2262/2272，其為CMOS工藝制造，具有低功耗、外部元器件少，工作電壓范圍寬：2.6～15v等特點(diǎn)，應(yīng)用于車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具、其他電器遙控等方面。方案二：采用XEMICS公司推出的CMOS超低功率傳輸器、單片無(wú)線收發(fā)芯片XE1209，其適用于小范圍低頻、音頻資料傳輸系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)2次連續(xù)相位頻率位移鍵控調(diào)制（FSK）。方案三：以MELEXIS公司的單片射頻收發(fā)芯片TH7122作為主要芯片，其工作頻率范圍在27MHz～930MHz，具有很寬的調(diào)諧范圍?？梢怨ぷ髟?種不同的狀態(tài)下：待機(jī)狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)和空閑狀態(tài)。（2）方案確定：綜合分析以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案三具有更大的優(yōu)越性、靈活性，因此我們采用方案三作為具體實(shí)施的方案。
1.2 處理器比較與選擇
由于本系統(tǒng)中的兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)采用兩節(jié)1.5V干電池供電，并要求盡量降低各探測(cè)節(jié)點(diǎn)的功耗，因此采用一般的C51單片機(jī)并不滿足要求。而ARM微控制器STM32系列雖然具有豐富的資源、強(qiáng)大的功能與低功耗等特點(diǎn)，但是其性價(jià)比相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，整機(jī)電路也比較復(fù)雜，故也不選取。因此在保證滿足要求的前提下，我們選擇了適合于許多要求高集成度、低成本的P89LPC922微控制器，其集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能，大大減少了元件的數(shù)目并降低系統(tǒng)的成本。
1.3 顯示器比較與選擇
（1）方案比較。方案一：采用DM-162液晶顯示模塊，具有低功耗、模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、裝配容易等特點(diǎn)，但是其界面比較小，不能達(dá)到比較好顯示的效果。方案二：采用漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊RT12864M，可顯示的內(nèi)容非常豐富，但是其功耗相對(duì)高于NOKIA 5110。方案三：采用NOKIA5110手機(jī)液晶，其驅(qū)動(dòng)采用低功耗的CMOS LCD控制驅(qū)動(dòng)器PCD8544，所有的顯示功能集成在一塊芯片上，所需外部元件很少且功耗小。（2）方案確定。綜合以上分析，從功耗與性價(jià)比的角度來(lái)考慮，我們選擇方案三作為顯示模塊。（3）信道調(diào)制方式。由于無(wú)線收發(fā)芯片已經(jīng)確定使用了單片射頻收發(fā)芯片TH7122，其在發(fā)射模式下產(chǎn)生載波頻率，可以采用FSK/ASK/FM三種調(diào)制方式，但是在本系統(tǒng)中我們固定了載波頻率為27MHz，再綜合這三種調(diào)制方式的特點(diǎn)，另外FSK對(duì)鑒頻器的參數(shù)非常高，對(duì)調(diào)試不是很方便，因此在這里采用ASK調(diào)制方式作為具體實(shí)現(xiàn)的方案。（4）總體方案根據(jù)以上分析與論證，我們確定了總體設(shè)計(jì)方案：監(jiān)測(cè)終端硬件以P89LPC922為主控制器，以液晶5110、無(wú)線收發(fā)模塊為受控模塊。探測(cè)點(diǎn)也以P89LPC922為主控制器，以無(wú)線收發(fā)模塊、光電傳感器與溫度傳感器為受控模塊。（如圖1）
2 系統(tǒng)測(cè)試及數(shù)據(jù)分析
2.1 測(cè)試儀器及設(shè)備
（1）UT30D數(shù)字萬(wàn)用表。（2）SS-7802 20M數(shù)字示波器。
2.2 測(cè)試方法及數(shù)據(jù)
（1）測(cè)試方法。1）分模塊進(jìn)行測(cè)試：對(duì)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的光照檢測(cè)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證它是否能正常工作；對(duì)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的溫度檢測(cè)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證它是否能正常工作；對(duì)無(wú)線通信模塊進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證是否能正常通信。2）保證各模塊正常工作之后，再進(jìn)行整機(jī)測(cè)試。（2）數(shù)據(jù)記錄。直接對(duì)單個(gè)光敏電阻進(jìn)行光照變化時(shí)的阻值測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：（如表1）
2.3 數(shù)據(jù)分析
以上對(duì)光敏電阻阻值的測(cè)量，由于光敏電阻本身的特性與操作方法的原因，所記錄的數(shù)據(jù)只是針對(duì)于某個(gè)特定情況之下，其實(shí)光敏電阻的阻值是隨光照強(qiáng)度的變化而變化的。
3 結(jié)語(yǔ)
本系統(tǒng)主要由P89LPC922微控制器、單片射頻收發(fā)芯片TH7122、低耗電數(shù)字溫度傳感器TMP102等構(gòu)成，很好地實(shí)現(xiàn)了外部環(huán)境的監(jiān)測(cè)：光照與溫度，并且性能比較好。很有市場(chǎng)前途。
參考文獻(xiàn)
[1]高吉祥，主編.高頻電子線路設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2007年.
關(guān)鍵詞：無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)模擬裝置設(shè)計(jì)
0 引言
在很多情況下，監(jiān)控中心都需要對(duì)周邊及關(guān)鍵位置的環(huán)境信息（如溫度、照度、濕度等）進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理。各探測(cè)點(diǎn)信息采用有線傳輸是一種可靠的方法，但受建筑物裝修要求和環(huán)境障礙等因素限制，不宜采用有線方式傳輸時(shí)，使用無(wú)線方式傳輸無(wú)疑是一種經(jīng)濟(jì)適用的選擇。本裝置要求能在5秒鐘內(nèi)完成對(duì)255個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)環(huán)境溫度和光照信息的無(wú)線探測(cè)，并自動(dòng)巡回或手動(dòng)選擇顯示相關(guān)環(huán)境信息。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為便于對(duì)周邊多點(diǎn)環(huán)信息進(jìn)行探測(cè)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)終端與各探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間信息的無(wú)線傳輸，本裝置由探測(cè)節(jié)點(diǎn)分機(jī)和監(jiān)測(cè)終端兩大部分組成。探測(cè)節(jié)點(diǎn)分機(jī)由單片機(jī)、溫度檢測(cè)電路、照度檢測(cè)電路、無(wú)線發(fā)射電路和接收電路等組成；監(jiān)測(cè)終端由單片機(jī)、無(wú)線發(fā)射電路、無(wú)線接收電路和顯示電路等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。各探測(cè)節(jié)點(diǎn)分機(jī)完成對(duì)環(huán)境溫度和照度信息的采集與處理，并適時(shí)向監(jiān)測(cè)終端和鄰近檢測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；監(jiān)測(cè)終端完成探測(cè)命令的、探測(cè)信息的處理、存儲(chǔ)與顯示。
1.1 信息傳送與轉(zhuǎn)發(fā)方案 為防止某個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)在上傳信息時(shí)發(fā)生碰撞，系統(tǒng)采用“時(shí)分復(fù)用”信道的通信方式。約定每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須在規(guī)定的時(shí)隙ΔT內(nèi)完成信息發(fā)送。某個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到監(jiān)測(cè)終端發(fā)來(lái)的“探測(cè)命令”時(shí)，或接收到鄰近節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)來(lái)的第一個(gè)“探測(cè)命令”時(shí)。啟動(dòng)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到便開始發(fā)送信息。定時(shí)時(shí)長(zhǎng)根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)地址不同或是否能直接接收終端“探測(cè)命令”為依據(jù)決定。
當(dāng)監(jiān)測(cè)終端需要探測(cè)環(huán)境溫度和照度信息時(shí)，便以廣播通信方式向各個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)“探測(cè)命令”。能直接接收終端“探測(cè)命令”的節(jié)點(diǎn)同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)，某個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)定時(shí)時(shí)間到，便開始向終端和鄰近節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息（含地址、溫度和照度信息）。終端將信息接收下來(lái)送單片機(jī)存儲(chǔ)、處理；不能直接接收“探測(cè)命令”的節(jié)點(diǎn)（如地址序號(hào)為j的節(jié)點(diǎn)），在接到第一個(gè)鄰近節(jié)點(diǎn)（如地址序號(hào)為i的節(jié)點(diǎn)）發(fā)出的信息時(shí)，便認(rèn)為收到了“間接探測(cè)命令”，于是開始啟動(dòng)定時(shí)。由于每轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)節(jié)點(diǎn)信息需要兩個(gè)ΔT，因此轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)j的定時(shí)時(shí)長(zhǎng)
T=（256-i+2j）ΔT。
定時(shí)時(shí)間到，便發(fā)送含有i節(jié)點(diǎn)地址、j節(jié)點(diǎn)地址與環(huán)境數(shù)據(jù)的信息。此時(shí)，若i節(jié)點(diǎn)收到j(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的含有本節(jié)點(diǎn)（i節(jié)點(diǎn)）地址的信息，表明j節(jié)點(diǎn)需要本節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息；若i節(jié)點(diǎn)收到的j節(jié)點(diǎn)信息中不含有本節(jié)點(diǎn)（i節(jié)點(diǎn)）地址的信息，表明j節(jié)點(diǎn)不需要本節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息。
1.2 信息處理與顯示方案 由于要求在5秒內(nèi)完成對(duì)255個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)環(huán)境信息的探測(cè)，考慮到最多可能有254個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息需要轉(zhuǎn)發(fā)。這樣，監(jiān)測(cè)終端對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的探測(cè)時(shí)間只有幾十毫秒，這么短的時(shí)間無(wú)法實(shí)現(xiàn)“即時(shí)檢測(cè)即時(shí)顯示”，只能將地址信息和環(huán)境信息全部接收下來(lái)處理后，再根據(jù)需要送顯示器顯示。顯示方式有三種選擇：一是自動(dòng)巡回顯示，二是手動(dòng)設(shè)定/選擇顯示，三是報(bào)警節(jié)點(diǎn)優(yōu)先顯示。
1.3 通信協(xié)議
1.3.1 數(shù)據(jù)包格式 本系統(tǒng)的信令和數(shù)據(jù)包由同步碼WS、功能碼FC、數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度碼SIG、數(shù)據(jù)包內(nèi)容DIGI和校驗(yàn)碼CHECK五部分組成。數(shù)據(jù)包格式如下：
■
1.3.2 SPL編解碼與數(shù)據(jù)包傳輸 ①SPL編碼與數(shù)據(jù)包的發(fā)送。數(shù)據(jù)包WS、FC、SIG、DIGI、DHECK的發(fā)送是由單片機(jī)的通用輸出端口從高位到低位串行逐位發(fā)送的，發(fā)送完WS以后，發(fā)真正的信令碼FC、SIG、DIGI、DHECK時(shí)，將進(jìn)行SPL編碼，按照1變?yōu)?1，0變?yōu)?0的原則，F(xiàn)C由原15位變成30位。②SPL解碼與數(shù)據(jù)包的接收。數(shù)據(jù)包的接收是發(fā)送的逆過(guò)程，是由單片機(jī)的通用接收端串行接收的，當(dāng)單片機(jī)串行接收到WS后，即著手接收已經(jīng)過(guò)SPL編碼的FC、SIG、DIGI、DHECK。如果按照011，100的原則進(jìn)行SPL解碼，若出現(xiàn)00或11的情況，認(rèn)為接收端出錯(cuò)，若出錯(cuò)兩次，則信令無(wú)效，若只有一次，則暫時(shí)按000，111處理，留待下一步校驗(yàn)碼糾錯(cuò)。③差錯(cuò)控制編碼檢錯(cuò)與糾錯(cuò)。差錯(cuò)控制的基本思路是，在發(fā)送端根據(jù)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)系列加入多余碼元，使原來(lái)不相干的變?yōu)橄喔傻臄?shù)據(jù)，即編碼。傳輸時(shí)將多余碼元和信息碼元一并傳送。接收端根據(jù)信息碼元和多余碼元間的規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，即譯碼。根據(jù)譯碼結(jié)果進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，由譯碼器自動(dòng)將錯(cuò)誤糾正。這種多余碼元就是校驗(yàn)碼。
2 電路與程序設(shè)計(jì)
2.1 發(fā)射電路 各探測(cè)節(jié)點(diǎn)和檢測(cè)終端的發(fā)射電路可采用相同的電路結(jié)構(gòu)。電路一般由脈沖產(chǎn)生電路、脈沖整形電路、調(diào)制與發(fā)射電路構(gòu)成。
載波頻率的穩(wěn)定與否是發(fā)射電路能否穩(wěn)定、可靠地工作的關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)采用振晶與高速與非門構(gòu)成的振蕩器來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定的載波信號(hào)。
信號(hào)的發(fā)射是通過(guò)線圈耦合的方式實(shí)現(xiàn)的，因而射頻功放應(yīng)選擇諧振功放。諧振功放有A、B、C、D類，綜合考慮電路的復(fù)雜程度及效率問(wèn)題，本設(shè)計(jì)選用三極管構(gòu)成的C類放大器對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行射頻功率放大和發(fā)射。
常用的數(shù)字調(diào)制方式主要有ASK、FSK和PSK。相比而言，F(xiàn)SK、PSK電路比較復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選擇100%ASK調(diào)制。100%ASK以100%的能量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，保證了信號(hào)的較高抗干擾性，解調(diào)容易，在一定程度上提高了通信的可靠性。
2.2 接收電路 各探測(cè)節(jié)點(diǎn)和檢測(cè)終端的接收電路可采用相同的電路結(jié)構(gòu)。電路主要由混頻器、本機(jī)振蕩器、中頻放大器、檢波器、低頻放大器和脈沖整形電路構(gòu)成。
混頻器的作用是提高接收電路的靈敏度、選擇性。如果沒有混頻電路，接收電路將直接放大接收到的高頻信號(hào)，將會(huì)出現(xiàn)靈敏度低、選擇性差的問(wèn)題。采用混頻器后，將高頻信號(hào)變?yōu)楣潭ǖ闹蓄l，故在混頻器后設(shè)置中頻放大器，中頻放大器在固定中頻上放大信號(hào)，放大電路可以設(shè)計(jì)得最佳，使放大器的增益做得更高且不易自激。本設(shè)計(jì)中頻放大器中設(shè)置了一個(gè)藕合諧振電路和一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)，以進(jìn)一步提高接收電路的選擇性和抗干擾能力。由于檢波出來(lái)的信號(hào)較弱，須經(jīng)低頻放大以后才能進(jìn)行比較判決。因此解調(diào)電路部分應(yīng)包括由檢波器、低頻放大器和脈沖整形電路。解調(diào)出來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)送單片機(jī)進(jìn)行處理。
2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.3.1 監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì) 終端單片機(jī)節(jié)點(diǎn)完成探測(cè)命令、探測(cè)到的節(jié)點(diǎn)信息的處理和顯示。當(dāng)需要探測(cè)節(jié)點(diǎn)信息時(shí)，終端以廣播方式發(fā)出探測(cè)命令，并啟動(dòng)定時(shí)，定時(shí)時(shí)長(zhǎng)為512ΔT（ΔT為一個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳信息所需時(shí)間），確保255節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)況下都能可靠探測(cè)。當(dāng)探測(cè)到節(jié)點(diǎn)信息時(shí)，將該節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理。全部節(jié)點(diǎn)的信息都接收下來(lái)處理完后，將地址信息、溫度信息和光照信息依序送顯示器顯示。然后再進(jìn)行下一循環(huán)的探測(cè)。主要程序流程如圖2所示。
2.3.2 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 探測(cè)節(jié)點(diǎn)單片機(jī)完成對(duì)環(huán)境溫度、照度信息和電池電壓的采集與處理，適時(shí)向終端和鄰近節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，并根據(jù)臨近節(jié)點(diǎn)的需要及時(shí)向終端轉(zhuǎn)發(fā)信息。主要程序流程如圖3所示。
3 結(jié)束語(yǔ)
本裝置為一模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由于各探測(cè)節(jié)點(diǎn)能夠接收和轉(zhuǎn)發(fā)鄰近節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的信息，不僅數(shù)據(jù)傳送可靠，而且通信距離遠(yuǎn)比點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大。測(cè)試結(jié)果表明：該裝置能夠準(zhǔn)確完整地監(jiān)測(cè)和處理各探測(cè)節(jié)點(diǎn)的環(huán)境信息。只要適當(dāng)增加發(fā)射電路的載波頻率和發(fā)射功率就能增加探測(cè)距離和范圍，以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]謝自美.電子線路綜合設(shè)計(jì)[M].華中科技大學(xué)出版社.
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳輸；環(huán)境監(jiān)測(cè)；Zigbee
1 研究背景及意義
近年來(lái)新興了一種性能穩(wěn)定、傳輸效果較好的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，主要用于傳感器間近距離無(wú)線通信連接?；谶@種無(wú)線的傳輸技術(shù)而開發(fā)的硬件模塊，具有低成本，低功耗，協(xié)議簡(jiǎn)單，安全可靠，自動(dòng)組網(wǎng)等特點(diǎn)。目前，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，并被應(yīng)用于多種行業(yè)。
傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)的過(guò)程一般為接受任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和收集資料，監(jiān)測(cè)計(jì)劃設(shè)計(jì)，優(yōu)化布點(diǎn)，樣品采集，樣品運(yùn)輸和保存，樣品的預(yù)處理，分析測(cè)試，數(shù)據(jù)處理，綜合評(píng)價(jià)等。同時(shí)監(jiān)測(cè)地域的分散性，環(huán)境變化過(guò)程的緩慢性，監(jiān)測(cè)的時(shí)間跨度也很大，所以目前常采取的是周期性的間斷監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)突發(fā)狀態(tài)現(xiàn)象調(diào)查無(wú)法完成，而應(yīng)用這種無(wú)線傳輸技術(shù)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以隨時(shí)不間斷的進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2 基于無(wú)線傳輸?shù)沫h(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
本文將無(wú)線傳輸技術(shù)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，搭建環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)將具備連續(xù)性、追蹤性的特點(diǎn)，對(duì)突發(fā)環(huán)境事件的研究提供幫助。將來(lái)隨著該平臺(tái)研究更加成熟，還將具備綜合性特點(diǎn)，非常符合環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。首先將開發(fā)的微傳感器節(jié)點(diǎn)模塊按照一定要求布置在監(jiān)測(cè)環(huán)境中，實(shí)時(shí)采集各類環(huán)境數(shù)據(jù)，然后通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)（具有協(xié)調(diào)器和路由的功能）將數(shù)據(jù)傳遞給網(wǎng)關(guān)，最后網(wǎng)關(guān)將收集到的整個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的信息通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)傳給基站?；九c一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和 Internet 網(wǎng)聯(lián)接，將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。最后，終端用戶可以通過(guò) Internet 網(wǎng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)得到自己感興趣的信息，并且能夠根據(jù)需要作出下達(dá)指令，控制節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及下達(dá)控制操作的目的。
1）無(wú)線技術(shù)綜述：Zigbee 技術(shù)是專門為了低功耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的通信協(xié)議，通過(guò)對(duì)比 Zigbee技術(shù)和其它無(wú)線通信技術(shù)的特點(diǎn)，總結(jié)出 Zigbee 技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)選擇。本文重點(diǎn)從整個(gè)構(gòu)架上闡述了基于 Zigbee 環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的系統(tǒng)研究。為了適合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中傳感和控制設(shè)備通信的特定的需求，傳感和控制設(shè)備的通信并不需要高的帶寬，但是他們要求快速的反應(yīng)時(shí)間，非常低的能量消耗，以及大范圍的設(shè)備分布。Zigbee 協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生，它繼承了以往協(xié)議的優(yōu)勢(shì)，為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中傳感和控制設(shè)備之間的通信提供了一個(gè)極好的解決標(biāo)準(zhǔn)。
2）系統(tǒng)建設(shè)：通過(guò) Zigbee 協(xié)議采用自組網(wǎng)和多跳的通信方式將環(huán)境的變化量傳送給了它的上一級(jí)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將收集到的所有子網(wǎng)絡(luò)的信息，通過(guò)事先編譯好的系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)傳給更上一級(jí)的中心服務(wù)器。中心服務(wù)器有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)專門存放這些環(huán)境的變化量，將它和 Internet 網(wǎng)連接。這樣，用戶終端就可以通過(guò)手機(jī)或 PC 機(jī)通過(guò)相應(yīng)的服務(wù)程序直接訪問(wèn)到 Internet 網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)得到用戶所需要的外界環(huán)境的信息。當(dāng)然，隨著這一技術(shù)的不斷深入發(fā)展，用戶終端只需按下鍵盤在千里之外的辦公室就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能節(jié)點(diǎn)的控制。
3 智能節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
智能節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)包括主控制器模塊選擇，通信模塊選擇，各種環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器選擇等。通過(guò)比較選擇了環(huán)境監(jiān)測(cè)中用到的幾種傳感器，分析它們的型號(hào)、特點(diǎn)、輸出模式以及外部接口電路。
1）智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)：智能節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)最核心的部分，它直接放置在監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)部，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸?shù)裙δ?。?jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)必須滿足具體應(yīng)用的特殊要求，例如小型化、低成本、低功耗，并為節(jié)點(diǎn)配備合適的傳感器、必要的計(jì)算功能、內(nèi)存資源以及適當(dāng)?shù)耐ㄐ旁O(shè)備。傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由四個(gè)模塊組成：傳感器模塊（A/D 轉(zhuǎn)換、傳感器）、處理器模塊（微處理器、存儲(chǔ)器）、無(wú)線通信模塊（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、MAC、收發(fā)器）、電源供應(yīng)模塊（電池、AD-DC）。本設(shè)計(jì)在原有基礎(chǔ)上添加標(biāo)準(zhǔn)化的接口平臺(tái)和控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用的傳感器的添加，以及用戶可以下達(dá)命令對(duì)開關(guān)量，模擬量和數(shù)字量執(zhí)行控制。
2）微控制器選擇：微控制器模塊是環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)節(jié)點(diǎn)的核心部分，在微控制器的選擇上，需要綜合考慮其存儲(chǔ)、處理、接口和功耗等多方面因素對(duì)硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能的支持。我們選用了 Texas Insterument MSP 430 微控制器芯片，它是專門為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的超低功耗控制器。采用 16 位 RISC 核，時(shí)鐘頻率較低（4MHz），可以適用于不同類型設(shè)備的指令集。它以可變的片上 RAM（存儲(chǔ)范圍為 2～10KB）、幾個(gè) 12 位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘為特征。它的功能很強(qiáng)大，可以執(zhí)行一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的基本計(jì)算任務(wù)
3）通信模塊選擇：通信模塊是傳感器組網(wǎng)的必備條件，使得獨(dú)立的傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以互相連接，并能借助多跳將數(shù)據(jù)回傳到節(jié)點(diǎn)，即數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，大量的節(jié)點(diǎn)被放置在被監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，能量消耗以及外部對(duì)信號(hào)的干擾，選擇芯片時(shí)要充分考慮通信模塊抗干擾能力以及能量消耗問(wèn)題，即在滿足信號(hào)處理要求的同時(shí)盡可能地抵抗干擾和降低系統(tǒng)能耗，延長(zhǎng)平臺(tái)工作時(shí)間。
4）傳感器模塊：傳感器是環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)中負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)對(duì)象相關(guān)信息的組件，與應(yīng)用緊密相關(guān)，不同的應(yīng)用對(duì)涉及的檢測(cè)量也不相同，有可能是一個(gè)模擬量（溫度、濕度、光強(qiáng)、氣體含量等），也有可能是一個(gè)數(shù)字量（信號(hào)鏈路質(zhì)量）或者是一個(gè)布爾值（閾門開關(guān)、電閘的開合和繼電器的位置等）。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，傳感器模塊主要添加的常用傳感器有全光譜光強(qiáng)度傳感器、可見光譜光強(qiáng)度傳感器、有毒氣體監(jiān)測(cè)傳感器、溫濕度傳感器等。
5）控制平臺(tái)：大多數(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)采集和傳輸是系統(tǒng)的主要工作，盡量避免對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象造成影響，以保證數(shù)據(jù)采集精度。但是，對(duì)于諸如農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控之類，用戶希望不僅可以了解農(nóng)田的各種環(huán)境參數(shù)變化，而且可以根據(jù)采集信息的變化情況對(duì)農(nóng)田環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。例如，在蔬菜大棚內(nèi)，溫濕度是影響蔬菜生長(zhǎng)的一些重要因素，當(dāng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)監(jiān)測(cè)到溫濕度高于或低于適合蔬菜生長(zhǎng)的范圍時(shí)需要采取一定的措施來(lái)改變大棚內(nèi)環(huán)境溫濕度，比如控制噴淋開或關(guān)，這就需要引入執(zhí)行器進(jìn)行控制。在不同應(yīng)用中，執(zhí)行器的功能與作用各不相同，可能是一個(gè)繼電器開關(guān)，也可能是一組運(yùn)動(dòng)裝置或數(shù)控設(shè)備，具體需要由系統(tǒng)應(yīng)用所針對(duì)的對(duì)象決定。
6）電源模塊：電源模塊是環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的能量來(lái)源，電源技術(shù)的好壞決定了網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)間的長(zhǎng)短和系統(tǒng)運(yùn)行成本。目前還沒有找到更高效使用時(shí)間更長(zhǎng)的高能量電池，我們使用的是兩節(jié)AA 電池，實(shí)驗(yàn)效果顯示可以維持一個(gè)節(jié)點(diǎn)工作半個(gè)月時(shí)間。
7）其他硬件設(shè)計(jì)：節(jié)點(diǎn)模塊采用 USB 口作為其程序調(diào)試下載端口。使用FTDI USB控制器芯片控制器和主機(jī)通訊，為了和節(jié)點(diǎn)通訊，必須在FTDI設(shè)備上安裝FTDI驅(qū)動(dòng)。節(jié)點(diǎn)模塊將會(huì)在windows設(shè)備管理器中以串行口出現(xiàn)。并行的無(wú)線傳感器可以同時(shí)連接到一臺(tái)電腦的USB口，每個(gè)點(diǎn)，將會(huì)接收到不同的串行通信口標(biāo)識(shí)符。天線節(jié)點(diǎn)模塊的內(nèi)置天線是一個(gè)倒F型的微波傳輸帶，它從電路板底部伸出，遠(yuǎn)離電池組。倒F型天線是有線單極子，它頂部的截面被折疊下來(lái)與地線平行。在讀出或?qū)懭腴W存中數(shù)據(jù)的時(shí)候必須要謹(jǐn)慎，因?yàn)樗呛蜔o(wú)線電通信交叉存取的。這是總線在微控制器上的典型軟件應(yīng)用。
4 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)
該環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)主要通過(guò)操作系統(tǒng) TinyOS 和編程語(yǔ)言 NesC 來(lái)完成。本章通過(guò)典型應(yīng)用分析了模塊化、基于組件的編程案例。將模塊化的程序設(shè)計(jì)移植于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，列出了該平臺(tái)的軟件流程圖。最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用開發(fā)了一套可視化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。該平臺(tái)的軟件開發(fā)通過(guò)開源式 TinyOS 操作系統(tǒng)和基于組件的 NesC 編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能，程序開發(fā)周期短，便于修改，對(duì)于各種環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器的添加也很方便。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用開發(fā)使人們?cè)谵k公室就可以直觀的看到各種傳感器采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，足不出戶就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉分析，觀測(cè)環(huán)境變化的一舉一動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了 24 小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，對(duì)突發(fā)環(huán)境情況變化的研究提供了可能。
5 總結(jié)與展望
本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于無(wú)線傳輸技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它通過(guò)使用由大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)所監(jiān)測(cè)的環(huán)境進(jìn)行不間斷的高精度信息采集。本文在以下一些方面做了基礎(chǔ)性研究和探討。搭建了基于無(wú)線傳輸技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)具有數(shù)據(jù)采集和上傳、網(wǎng)絡(luò)可視化、遠(yuǎn)程控制等功能。在過(guò)去智能節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)上存在接口不容易擴(kuò)展問(wèn)題，主要是由于環(huán)境監(jiān)測(cè)中需要添加的傳感器類型不同導(dǎo)致輸出信號(hào)格式不同，另外還有主控芯片輸入接口不夠用等問(wèn)題。針對(duì)這些展開研究，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化接口電路，實(shí)現(xiàn)了接口擴(kuò)展。最后需要利用該平臺(tái)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)和調(diào)試，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，將該平臺(tái)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)是具有一定科研意義的。
參考文獻(xiàn)
[1] 于宏毅， 李鷗等，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論、技術(shù)與實(shí)現(xiàn)，國(guó)防工業(yè)出版社，2008.09
[2] 謝慶劍，楊再雍，李明玉.生態(tài)監(jiān)測(cè)及其在我國(guó)的發(fā)展[J]廣西輕工業(yè).2008（8）：77―79.
[3] 蔣挺，趙成。紫蜂技術(shù)及其應(yīng)用[M]。北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.
[4] 王殊等著，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論及應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社，2007.07
[5] 陳玲，環(huán)境監(jiān)測(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2011.1.17
[6] 姜必亮.生態(tài)監(jiān)測(cè) IJJ.福建環(huán)境，2003，20（1）：4-6.
[7] 李文峻.淺談生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2011 年第 1 期
[8] 宮國(guó)棟.關(guān)于“生態(tài)監(jiān)測(cè)”之思考[J].干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2002，16（1）：47_49.
[9] 李文仲，段朝玉。Zigbee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)入門與實(shí)戰(zhàn)[M]。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.
[10] 李文仲，段朝玉.ZigBee 2006 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線定位實(shí)戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.
[11] 郝吉明，程真，王書肖. 我國(guó)大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀及防治措施研究[J]. 環(huán)境保護(hù). 2012（09）
[12] 陳健鵬，李佐軍. 中國(guó)大氣污染治理形勢(shì)與存在問(wèn)題及若干政策建議[J]. 發(fā)展研究. 2013（10）
[13] 李佳，謝琦，王慶華. 基于網(wǎng)關(guān)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)框架[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2012（09）
【摘要】伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，并且隨著科技的發(fā)展，無(wú)線電技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，涉及到無(wú)線電的業(yè)務(wù)也變得越來(lái)越廣泛，臺(tái)站的數(shù)量也在不斷增加，但是出現(xiàn)的問(wèn)題就是無(wú)線電頻譜資源變得越來(lái)越緊張，所以無(wú)線電電磁環(huán)境變得也越來(lái)越復(fù)雜，為了更好的掌握無(wú)線電電磁環(huán)境的變化，促進(jìn)無(wú)線電更好的為人們的發(fā)展服務(wù)，因此需要做好無(wú)線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作。本研究針對(duì)無(wú)線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問(wèn)題展開了一系列的闡述，首先分析了無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成，然后分析了在開展無(wú)線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題有哪些，對(duì)于掌握無(wú)線電電磁環(huán)境的變化有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線電 電磁環(huán)境 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
一、前言
正如平時(shí)所熟知的地形條件，水文條件及氣象環(huán)境一樣，無(wú)線電電磁環(huán)境本身也存在于空間中，無(wú)線電電磁環(huán)境指的是在某一時(shí)間段，某一空間范圍內(nèi)人為的電磁現(xiàn)象和自然界本身存在的電磁現(xiàn)象的總和。鑒于電磁環(huán)境與無(wú)線電設(shè)備的工作狀態(tài)有直接關(guān)系，因此需要做好無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，一旦無(wú)線電電磁不正常也就是平時(shí)所講的電磁干擾。由于電磁環(huán)境的穩(wěn)定性受到眾多影響因素的影響，因此需要就無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展開細(xì)致的研究，才能控制好電磁環(huán)境更好的為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。
二、無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成分析
（一）監(jiān)測(cè)控制中心
監(jiān)測(cè)控制中心是無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成，整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)來(lái)自于不同地區(qū)，頻域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后分析數(shù)據(jù)，促進(jìn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作的完成。監(jiān)測(cè)控制中心主要利用無(wú)線電管理內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)下級(jí)控制中心的控制，監(jiān)測(cè)控制中心是整體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聚集點(diǎn)，正是由于其具有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，因此是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心組成。
（二）大型固定監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)
大型固定監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)也是無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成之一，想要促進(jìn)無(wú)線電信號(hào)良好，一般需要將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在較高的建筑物上，大型固定的監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)線電發(fā)射基本參數(shù)的測(cè)量、帶寬測(cè)定、調(diào)至測(cè)定、頻段及頻道的測(cè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)較強(qiáng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)處理功能。
（三）移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)
移動(dòng)監(jiān)測(cè)站主要是將整體監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)置在一些傳輸性能較好的交通工具上，然后移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)固定站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆蓋不全面的缺點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)，所以在這個(gè)層面上將移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)同樣也具有大型固定站監(jiān)測(cè)功能的。
（四）可移動(dòng)站
可移動(dòng)站與移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)有所不同，它與交通工具實(shí)現(xiàn)了完全分離，所以使用起來(lái)相對(duì)比較靈活，一旦有需要能夠利用任何交通工具將監(jiān)測(cè)設(shè)備送達(dá)到指定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。當(dāng)然如果監(jiān)測(cè)有需要可以將監(jiān)測(cè)設(shè)備臨時(shí)固定的某處從而實(shí)現(xiàn)了固定監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)功能。
（五）小型固定監(jiān)測(cè)站
采用小型固定監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)開展監(jiān)測(cè)功能主要是為了減少不必要的投資，最大限度的將覆蓋區(qū)域的監(jiān)測(cè)加強(qiáng)，結(jié)合實(shí)際的監(jiān)測(cè)需要建立起有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該種監(jiān)測(cè)站主要是對(duì)無(wú)線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)加以收集。
（六）便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備
該種監(jiān)測(cè)設(shè)備，小巧便捷，便于在較近距離查找排除無(wú)線電干擾信號(hào)。上述所講的無(wú)線電監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)的具體使用情況需要結(jié)合國(guó)家對(duì)地區(qū)無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)的具體要求來(lái)選擇。
三、在無(wú)線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要重點(diǎn)注意的問(wèn)題
由于無(wú)線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)無(wú)線電設(shè)備的使用有著至關(guān)重要的影響，但是無(wú)線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)過(guò)程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過(guò)程，其監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性將直接影響無(wú)線電設(shè)備的具體使用情況，因此在監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要有一些問(wèn)題要注意。首先，在無(wú)線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，出現(xiàn)不同寬帶信號(hào)的現(xiàn)象是非常正常的，因此在進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果接受的使用需要有較為嚴(yán)格的要求，為了最大限度的使用不同調(diào)制形式信號(hào)的測(cè)定需要，可以接受脈沖干擾信號(hào)。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要注意峰值和準(zhǔn)峰值的檢波功能，結(jié)合不同的測(cè)量對(duì)象，選擇合適的檢波方式。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)有很多外界因素影響監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，隨機(jī)干擾的來(lái)源不僅有熱噪聲還有雷達(dá)目標(biāo)反射以及自然界所存的噪聲，因此在進(jìn)行平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的干擾信號(hào)的測(cè)定時(shí)需要使用監(jiān)測(cè)有效值以及檢測(cè)平均值等實(shí)現(xiàn)測(cè)定。在使用波檢器的時(shí)候，可以充分利用波檢器的性質(zhì)，然后分析不通信號(hào)在不同的波檢方式下的不同反應(yīng)，來(lái)判斷帶測(cè)定信號(hào)的類型，然后確定信號(hào)的性質(zhì)，但是在監(jiān)測(cè)的時(shí)候需要注意的問(wèn)題是防止輸入端過(guò)載，檢波方式的選擇需要慎重，在監(jiān)測(cè)之前需要進(jìn)行設(shè)備的校準(zhǔn)，預(yù)選器的選擇需要結(jié)合具體的測(cè)定過(guò)程。只有在測(cè)定過(guò)程中注意到一些小的細(xì)節(jié)才能促進(jìn)檢測(cè)結(jié)果的有效性。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，無(wú)線電電磁環(huán)境的整體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成非常復(fù)雜，只有就每一個(gè)組成的功能及工作原理分析到位，然后注意到在無(wú)線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中所需要重點(diǎn)注意的問(wèn)題才能做好無(wú)線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作，最大限度的促進(jìn)無(wú)線電業(yè)務(wù)的健康穩(wěn)定發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]司廣莉. 淺談無(wú)線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[J]. 科技資訊， 2009，（24）.
