基于ZigBee技術的震后局部環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計.pdf

1、我國是地震多發(fā)地區(qū)，“512 汶川地震”后，與地震相關的預測、救援、環(huán)境監(jiān)測等工作顯得愈發(fā)重要。如汶川地震發(fā)生后，環(huán)境保護部下大力量加強地震災區(qū)環(huán)境監(jiān)測的力度，并調(diào)集其他省市的環(huán)境監(jiān)測力量加入到震區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測工作中，同時發(fā)布了《地震災區(qū)飲用水安全保障應急技術方案》等技術文件用于指導災區(qū)環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生監(jiān)察等工作，應對地震可能引發(fā)的次生環(huán)境災害，由此可見，震后環(huán)境監(jiān)測是一項關系到災區(qū)人民生命安全的重要工作，應該給予高度重視。本設計關注對

2、震后局部城區(qū)進行環(huán)境自動監(jiān)測，預防瘟疫、毒氣泄漏、水源污染等次生災害的發(fā)生。 ZigBee 是一種新興的短距離、低功耗、低成本、結構靈活、易于擴展的自組織無線網(wǎng)絡技術，該技術主要應用于低速率無線網(wǎng)絡，尤其適合搭建無線傳感器網(wǎng)絡，通過ZigBee 無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的快速架設，可將各觀測點的溫度、濕度、有毒氣體濃度、水源質量等多種參數(shù)及時匯總上報，最終，在無人值守的情況下，實現(xiàn)對震后局部城區(qū)的實時環(huán)境監(jiān)控。 本文首先對國內(nèi)外

3、的震后環(huán)境監(jiān)測、無線網(wǎng)絡技術的發(fā)展現(xiàn)狀進行調(diào)研，提出震后環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的要求是采用一種易布建的低成本無線網(wǎng)絡，同時要求其具有低耗電量的特性，通過比較選擇出最適合搭建震后無線傳感網(wǎng)絡的ZigBee 技術，ZigBee 技術的主要優(yōu)點有：省電（兩節(jié)五號電池支持節(jié)點工作長達6個月到2年左右的時間）、可靠（采用了碰撞避免機制，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突）、成本低、時延短（通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短）、網(wǎng)絡容量大、安全（ZigBee提

4、供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用AES-128，同時各個應用可以靈活確定其安全屬性）。 在分析了ZigBee 無線網(wǎng)絡的體系結構、特點及其物理層、MAC 層、應用層和網(wǎng)絡層規(guī)范的基礎上對ZigBee 局部環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)做出總體設計，該系統(tǒng)主要包括傳感器信號采集和ZigBee 傳輸網(wǎng)絡兩部分，其中信號采集部分可采集溫濕度、有害氣體和水源質量等（其中溫濕度傳感網(wǎng)絡可布設在火災預警點附近，有害氣體傳感網(wǎng)絡布設在可能的有害氣體泄