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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 在線環(huán)境檢測(cè)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品主要包括數(shù)據(jù)采集和處理部分、無(wú)線傳輸部分以及接收顯示部分。系統(tǒng)工作時(shí),發(fā)射器的數(shù)據(jù)采集裝置首先通過(guò)傳感器采集信號(hào),然后,通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)提取、采樣、量化并存入單片機(jī)內(nèi),單片機(jī)再通過(guò)無(wú)線通訊模塊PTR2000(發(fā)端)將數(shù)據(jù)發(fā)送,接收端PTR2000 將數(shù)據(jù)接收,經(jīng)下位機(jī)處理后送給上位機(jī)顯示出來(lái)。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)也越來(lái)越緊迫。但是要監(jiān)測(cè)的環(huán)境范圍廣闊。這些散布的監(jiān)測(cè)點(diǎn)如何作到與中央控制中心的隨時(shí)聯(lián)系呢？如果依靠手工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣既增加了測(cè)報(bào)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)由于需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和記錄，需處理的數(shù)據(jù)量大，給測(cè)報(bào)者分析數(shù)據(jù)帶來(lái)了很大的麻煩和困難，也越來(lái)越不適應(yīng)智能化儀表應(yīng)用的速度。采用何種手段將監(jiān)測(cè)到的信息及時(shí)匯總到控制中心是當(dāng)今遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要議題。鋪設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)價(jià)格不菲，而且實(shí)施存在困難，并且對(duì)于長(zhǎng)距離的線路維護(hù)也很麻煩，存在安全隱患。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為數(shù)據(jù)處理芯片，利用溫度等傳感器檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，利用無(wú)線傳感模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送，檢測(cè)端利用傳感器進(jìn)行檢測(cè)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)也越來(lái)越緊迫。但是要監(jiān)測(cè)的環(huán)境范圍廣闊。這些散布的監(jiān)測(cè)點(diǎn)如何作到與中央控制中心的隨時(shí)聯(lián)系呢？如果依靠手工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣既增加了測(cè)報(bào)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)由于需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和記錄，需處理的數(shù)據(jù)量大，給測(cè)報(bào)者分析數(shù)據(jù)帶來(lái)了很大的麻煩和困難，也越來(lái)越不適應(yīng)智能化儀表應(yīng)用的速度。采用何種手段將監(jiān)測(cè)到的信息及時(shí)匯總到控制中心是當(dāng)今遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要議題。鋪設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)價(jià)格不菲，而且實(shí)施存在困難，并且對(duì)于長(zhǎng)距離的線路維護(hù)也很麻煩，存在安全隱患。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為數(shù)據(jù)處理芯片，利用溫度等傳感器檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，利用PTR2000無(wú)線模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送，檢測(cè)端利用傳感器進(jìn)行檢測(cè)。 2、創(chuàng)新點(diǎn) 該系統(tǒng)電路、程序設(shè)計(jì)實(shí)用性好。采用本方案設(shè)計(jì)無(wú)線傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)，接收和發(fā)射合一，系統(tǒng)運(yùn)用了蛇形走線、接地等抗干擾技術(shù)，功率消耗小，適用野外作業(yè)，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)正確，系統(tǒng)設(shè)計(jì)可擴(kuò)充性好，預(yù)留IO接口，只要連接相應(yīng)環(huán)境參數(shù)傳感器，即可實(shí)現(xiàn)該參數(shù)檢測(cè)。 3、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo) (1)不帶天線無(wú)線傳輸距離在5M以上，如插上天線傳輸距離可以達(dá)到1000 M。 (2)工作速度最高可達(dá)20 kbit/s(也可在較低速率下工作,如9600 bps)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 常見的無(wú)線通信有基于802.11的無(wú)線局域網(wǎng)WLAN、BlueTooth、HomeRF及歐洲的HiperLAN(高性能無(wú)線局域網(wǎng))，但其硬件設(shè)計(jì)、接口方式、通信協(xié)議及軟件堆棧復(fù)雜，需專門的開發(fā)系統(tǒng)，開發(fā)成本高、周期長(zhǎng)，最終產(chǎn)品成本也高。 本系統(tǒng)與以上產(chǎn)品具有如下優(yōu)勢(shì)： （1）本作品的處理器為51系列單片機(jī)，其開發(fā)系統(tǒng)成熟簡(jiǎn)單，運(yùn)行成熟穩(wěn)定，開發(fā)周期短，性價(jià)比較高 （2）傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)，在不帶天線的情況下傳輸距離能達(dá)5米，帶天線的基礎(chǔ)上可以達(dá)到1000米，數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)傳送，而且本系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，如果要測(cè)量其他參數(shù)，可以在硬件搭載其他傳感器，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)環(huán)境檢測(cè)，待機(jī)狀態(tài)僅為8μA，可以較長(zhǎng)時(shí)間工作。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 按照相關(guān)規(guī)定
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾性能強(qiáng)、可靠性高、安全性好、受地理?xiàng)l件限制少、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本作品低功耗、微型化可以滿足用戶對(duì)當(dāng)前無(wú)線通信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的實(shí)際需求，因此本產(chǎn)品在嵌入式系統(tǒng)中將得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)不存在這些問題，且本作品無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)穩(wěn)定，功能較強(qiáng)、攜帶方便，以上特點(diǎn)使其在嵌入式無(wú)線產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。PTR 2000采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線通信.其工作頻率穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)，非常適合于便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，同時(shí)可滿足無(wú)線傳輸?shù)囊螅悄壳暗凸?，低成本無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊的理想選擇。
同類課題研究水平概述
- 在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的選擇一般要具備:一是組建的網(wǎng)絡(luò)要有自動(dòng)組網(wǎng)功能、數(shù)據(jù)傳輸可靠等性能;一是要滿足用戶的需求。靈活的組網(wǎng)方式、低成本的控制、低能量的消耗、較高的傳輸安全性是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所必須具備的?，F(xiàn)階段，發(fā)展起來(lái)熱門流行的短距離無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分別是Wi一Fi、NFC，下面分別對(duì)這幾種技術(shù)作簡(jiǎn)要的介紹。 1.近距離無(wú)線傳輸(NFC) 基于無(wú)線設(shè)備間的“非接觸式射頻識(shí)別”(RFID)及互聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)上，Philips、Nokia和sony三家公司推出了短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。與RFID不同的是，NFC采用了雙向識(shí)別和連接。其傳輸距離最長(zhǎng)為20cm，工作在13.56MHz頻段，傳輸速率高。NFc滿足了任意兩個(gè)無(wú)線設(shè)備之間的信息交換和服務(wù)交換，讓信息的傳遞變得更加簡(jiǎn)單化。 2.Wi一Fi(IEEE802.11) Wi一Fi是IEEE定義的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.11)。Wi一Fi最早是在1997年提出來(lái)的，主要定義了介質(zhì)訪問層(MAC層)和物理層。在物理層，Wi一Fi定義了一個(gè)2.4GHz的LsM頻段標(biāo)準(zhǔn)。但是安全性低和能耗較大。 3.超寬帶技術(shù)(UWB) 超寬帶技術(shù)的發(fā)展模式類似于Wi一Fi，最早應(yīng)用在軍事領(lǐng)域里?！俺瑢拵Ъ夹g(shù)”最早在1989年被美國(guó)國(guó)防部使用，根據(jù)最新聯(lián)邦通信委員會(huì)的定義，超寬帶系統(tǒng)中心頻率高于2.SGHz，并且至少具備500MHz的-1OdB頻寬。但是由于發(fā)射的功率較低，所以在距離內(nèi)有較大的速度優(yōu)勢(shì)，最高速率可達(dá)1Gb/S。由于超寬帶的種類繁多，運(yùn)用也很廣泛，比如個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、短距離雷達(dá)等。 通過(guò)上文的分析，NFC的傳輸距離小于20cm且網(wǎng)絡(luò)總最多只能擁有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，故在環(huán)境監(jiān)測(cè)這種需要多節(jié)點(diǎn)的項(xiàng)目中不適用;而Wi一Fi雖然傳輸距離遠(yuǎn)、速率快，但是安全性低，更嚴(yán)重的是能耗較大，也不滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)所需的低能耗條件;所以是一種低速率、短距離的無(wú)線通信技術(shù)，它是介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和NFC技術(shù)之間的技術(shù)。和其他的技術(shù)相比，基于PTR2000的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種最節(jié)約能源的技術(shù)之一。
