空气质量检查系统3

1、基于信息融合技术的空气质量检查系统摘要：该文介绍了信息融合技术及单片及基本原理。信息融合技术主 要介绍了信息融合技术的定义，融合判决的方法以及融合的级别。该 文从信息的采集、数据处理、软件判决和pc机显示这几个方面考虑, 循序渐进，最终设计完成了基于信息融合技术的空气质量检查系统。 关键字：信息融合技术、无线收发、单片机、硬判决融合、无线传感 器网络0引言随着社会经济的快速发展，工业化水平的提高，人类活动对环境 产生的影响越来越大，尤其是在城市集中了大量的工厂、车辆、人口。空气质量由于以上原因，逐渐开始恶化，哪些地方在恶化，恶化程度 如何，发展趋势如何，专家关心它，人民关心它，政府更关心它。在

2、 新闻媒体上公开发布空气质量状况，是政府为民办实事的一项举措, 是环保工作走向与国际接轨的一项基础性工作，它不仅有利于环保工 作的公开透明化，也有助于促进公众环保意识的提高和对环保工作的 参与。此系统涉及知识主要有信息融合技术、无线收发技术、单片机 处理技术。基本思路是运用信息融合技术对传感器采集的数据经行信 息融合，再运用无线发射模块将数据传回控制中心，控制中心再根据 传回来的数据采取相应措施。1信息融合技术信息融合是近30年来兴起的新技术，到现在为止对于它的定义仍然有着多种不同的说法。目前被普遍接受的有关信息融合的定义，是1991年由美国三军政府组织实验室理事联合会jdl (jointdi

3、rectors of laboratories)提出，1994 年由澳大利亚 dsto (defense science and techno logy organization)加以扩展的。它将信息融合定义为一种多层次、多方面的处理过程，包括对多源数据 进行检测、相关、组合和估计，从而提高状态和特性估计的精度，以 及对战场态势和威胁及其重要程度进行适时的完整评价。在此主要 介绍三种级别的融合，即决策级融合、数据级融合、特征级融合。2基于信息融合技术的空气质量检测系统设计 2-1系统基本功能简介本系统分三个部分:室外检测采集数据模块；基站接收控制模块;计算机终端显示模块。图2-1系统流程2-2

4、具休模块电路设计2-2-1室外检测模块室外检测主要包括三个部分，即传感器检测、电源检测、无线发送。-传感器检测传感器检测部分所选用传感器型号如下表:表2/型号检测对象测量范围输出电压工作寿厶 口卩co/cf-1000co0-1000ppm100na/ppm空气中3年s02/sf100s020-100ppm400-600na/ppm空气中2年tgs2600半导体综合传感器0-10ppm长no/sf-2000-sno0-1000ppm100na/ppm空气中3年1 tgs2600 简介a tgs2600的工作原理tgs2600是日本figaro公司开发生产的一种新型半导体气 体传感器，能够灵敏地感

5、知空气中的低浓度污染物的异味。该传感器 是利用加热器加热，以侦测气体附着于金属氧化物表面而产生的电阻 值的变化。在检测气体时，传感器的传导率依赖于空气中气体浓度的 变化。在目标气体不存在的状态下，大量附着的空气中的02会捕捉 电子，而呈现出高阻状态;相反的，若有目标气体存在，则因为会与氧产生一种燃烧反映，自由电子的量增加，而电阻值则降低。用一个 测量电路能将该传导率的变化转化成对应于气体浓度变化的输出信 号。b tgs2600测量电路分析和处理tgs2600时可以使用figaro公司开发的专用模块 一空气质量控制板am-1 ,其上载有一款专用的微处理器 (fic93619a),它包含有处理传感

6、器信号的特殊软件，能够及时的 感知空气质量的变化，并通过点亮不同颜色的发光二极管来指示空气 质量状况。在此我们对aivm经行稍作改动，由于是室外检测，发光 指示空气质量状况已经失去利用价值，不过我们可以通过检测am/ 上连接发光二极管的引脚的电平高低来感知空气质量状况。tgs2600 w.微处理器fic93619a图2-3tgs2600分析处理电路2 co、s02、n02测量电路co/cf-1000. s02/sf100. no/sf-2000-s 三种传感器工作原理相同，皆为电流输出。空气中co含量高于100ppm时就会对人体 造成伤害，根据c0/cf-1000的工作特性可设计如下电路，使之

7、在co 含量为100ppm时8脚输出电压为3v ,经过一个电压比较器之后 14脚输出高电平。同理可设计s02和no检测电路，使其在相应的阈值空气含量时8脚都输出3v , 14脚都输出高电平。3信息融合此处可直接采取硬判决融合规则，每个检测器分别作出一个局部判 决，比较器即fic93619a的四个污染等级引脚输出高电平则超标， 否则不超标。然后再进行决策层融合，采用或逻辑判决，只要有高电 平输出则空气被污染。此时立马出发中断检测是何中气体超标，以及 污染等级。二电源管理因不同器件所需工作电压不尽相同，因此需运用升/降压电压转换芯片和稳压芯片。在此所涉及的电压有5v、9v、2.5vo可采用max2

8、02. max1675. max8875. max6192 进行电压装换。室外检测最重要的就是电源，如果电源掉电了就会导致数据采集错误甚至采集不到数据。因此再设计室外检测模块时加一块电源检 测芯片是十分必要的。在此可选用max801，当此芯片检测到电源电 压vcc低于复位门限电压时，into （反）变低。三无线收发无线收发模块发送采集到的数据以及接收控制信号，可选用btr2000 ,它是一种超小型、低功耗、高速率的无线收发数据传输模块，它的最高速率可达到20bivso2-2-2基站接收与显示模块图2-4基站接收与显示模块基站有四个部分组成，键盘输入、声光报警、无线收发、串行通行。在此键盘的功能

9、主要是控制室外检测模块的启动与停止和声光报警停止。2-3程序设计1室外检测程序流程图2室外检测c语言代码#include<reg51 h>#define uchar unsigned char节能控制收发控制/初始化/#define uint unsigned int sbitt1= p2a0;sbit t2=p2a1;uchar temp,count=0;void main()t1=1;t2=0;ie=0x9a;ip二 0x01;tmod=ox21;th1=0xfd;tl1=0xfd;tho 二(65536-5000)/256;tl0=(65536-5000)%256;tr1 =

10、 1;tr0=1;scon 二 0x50;p0=0x00;while(1)tho 二(65536-5000)/256;tl0=(65536-5000)%256;定时器to数据装填void exto()interrupt 0时产生中断pcon=oxoo;t2=1;temp=0xff;sbuf=temp; while(!ti);t仁0;pcon 二 0x02;void ext1()interrupt 2时产生中断中断0,优先级最高，电源掉电发送掉电信号0x00./单片机工作停止中断2，优先级最低当有污染pcon=oxoo;t2=1;temp 二 po;sbuf=temp;while(!ti);ti

11、=o;pcon=0x01;void cto()interrupt 1中断1,计数器每计满溢出一次便中断一次，每中断2000检查一次串行接收到控制数据没pcon=oxoo;count+;if(count=2000) if(ri=1)p1=sbuf;rl 二 0;elsepcon=0x01;3基站流程图初始化发送控制数据接收数据检测数据 发送数据到pc机j声光报警发送控制数据3 c语言代码# include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid test(void);sbit t 仁 p2a0;

12、p2八0与无线发射模块ptr2000的节能控制连接sbit t2=p2a1;/p2a1与无线发射模块ptr2000的收发控制连接sbits1=p2a2;按键一，室外检测启动信号sbit s2=p2a3;按键二，使室外检测模块停止发送数据sbit s3=p2a4;串口选择，s3=1时，无线发送模块使用串口，s4=1时，rs-232使用串口 sbit s4=p2a5;sbit s5=p2a6;s5二0时，声光报警关闭/sbit lb二p2p;sbit p0=p0a0;/p0a0-p0a6分别对应有污染、轻度污染、中度污染、重度污染、co含量、so2含量、no含量sbit p1=p0a1;sbit

13、p2=p0a2;sbit p3=p0a3;sbit p5=p0a5;sbit p6=p0a6;uchar temp;void main()t1=1; 初始化t2=0;es=1;ea=1;tmod 二 0x20;th1=0xfd;tl1=0xfd;tr1 = 1;scon 二 0x50;s3=1;s4=0;lb=0;if(s1=0) 检测按键s1 ,若按下发送启动信号oxff/t2=1;temp 二 oxff;sbuf=temp; while(!ti); ti=o; t2=0; while(1) 大循环if(s2=0) 检测s2,若s2按下，发送停止发送 信号0x00t2=1;temp=0x00

14、;sbuf 二 temp;while(!ti);ti=0;t2 二 0;elsewhile(!ri); 等待接收数据lb=1;有数据发回，说明空气污染，声光报警/lb 二 0;temp二sbuf;取出收到的数据p0=temp;test();依次检查p1 口各位，并发送相应代码到pc机显示污染状况void test(void)s3 二 0;s4=1;if(po=o)收到的数据为0 ,说明是掉电通知temp 二 0x00;sbuf 二 temp;while(!ti);ti=0;temp 二 0x80;sbuf=temp; while(!ti);ti=0;if(p1=1)temp 二 0x40;sb

15、uf=temp; while(!ti);ti=0;if(p2=1)temp=0x20;sbuf=temp; while(!ti);ti=0;if(p3=1)temp=0x10;sbuf=temp; while(!ti);ti=o;if(p4=1)temp=0x08;sbuf 二 temp; while(!ti);ti=o;if(p5=1)temp=0x04;sbuf 二 temp;while(!ti);ti=o;if(p6=1)temp 二 0x02;sbuf=temp; while(!ti);ti=0;2-4 pc界面设计要在pc机上显示空气质量状况需设计显示一个界面。显示界面如下图：显示代

16、码如下private sub form_load()mscomml .commport =使用 com1 口mscomml.settings = "115200,n,8,1"'设置通讯参数mscomml.portopen = true '打开串口mscomml.inputlen = 70mscomml .rthreshold = 1mscomml .inbuffercount = 0end subprivate sub mscomml_oncomm()dim data as stringdata = mscommlnputselect case dataca

17、se ox80display.caption = ”有污染! mselect case datacase ox08co.caption = ”超标！ ”case ox04so2.caption = ”超标! 11case ox02no.caption = ”超标！ ”case elseco.caption = ”不超标！ ”so2.caption 二”不超标！ ”no.caption = ”不超标！"end selectcase ox40display.caption = ”轻度污染!"select case datacase ox08co.caption = ”超标！ ”

18、case ox04so2.caption = ”超标!"oos pu 山 -i 1= h uokeo.on i h uokeodos -i n uoqdeo.oo suj seo =i 1= h uokeo.oncxloxo seo =i 卷異 h uoqdeozos寸0x0seo =i 1= n uoldeqoo80x0 seovj_vq seoqos i 琮唄鰹 th. m uokeo.aqdgpocnxo seooos pu 山 一 n uokeo.oni 蛊片 h uokeqcxios一.i h uoq.68 suj seo=i 1 = h uokeqon zoxo seoc

19、ase ox10display.caption = ”重度污染!"select case datacase ox08co.caption = ”超标！ ”case ox04so2.caption = ”超标！ ”case ox02no.caption = ”超标！ ”case elseco.caption = ”不超标！ ”so2.caption = ”不超标! ”no.caption 二”不超标！ ”end selectend selecend sub4实际运用扩展实际生活中，空气质量检测是运用无线传感器网络，而无线传感 器网络是由传感器节点构成。由于无线传输距离越远功耗越大，而且 如果每个节点都各自的发回自己所采集的数据，那么会占用大量的信道。为降低能耗，所有节