基于rt-thread的无线室内空气品质监测评价系统的设计-张棣.docx
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1、国内图书分类号: TP212.9 国际图书分类号: 621.38 密级 :公开 西南交通大学 研宄生学位论文 基于 RT-Thread的无线室内空气品质 监测评价系统的设计 年 级 _ 2014 姓 名 _ 张棣 申请学位级别 _ 硕士 专 业 集成电路工程 指导老师 _ 陈向东 二零一七年五月九日 万方数据 Classified Index: TP212.9 U.D.C: 621.38 IfSii Southwest Jiaotong University Master Degree Thesis THE DESIGN OF INDOOR AIR QUALITY WIRELESS MONIT
2、ORING AND EVALUATION SYSTEM BASED ON RT-THREAD Grade: 2014 Candidate: Zhang Di Academic Degree Applied for : Master Degree of Engineering Speciality: Integrated circuit engineering Supervisor: Chen Xiangdong May.9,2017 万方数据 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子
3、版,允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1. 保密 ,在年解密后适用本授权书 ; 2. 不保密 0,使用本授权书。 (请在以上方框内打 V ) 学位论文作者签名 : 叙娘 曰期: 指导老师签名: 下 4 万方数据 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献 ) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下: 1) 提出和设计了一种基于 RT-thread的无线室内空气品质监测评价系统,该系统 特点是:应用改进的灰色关联分析法设计了空气品质评价功能;移植了 RT-
4、Thread实 时线程嵌入式系统,具有良好实时性和扩展性;具备多项监测指标及无线通信功能。 2) 系统分为三个部分实现:采集终端、 Wi-Fi数据传输系统及监测中心。采集终 端实现了温湿度、甲醛、 C02及 PM2.5指标的采集、显示功能和数据发送功能; Wi-Fi 数据传输系统实现了连接采集终端与监测中心的数据通信功能;监测中心实现了对采 集终端数据的接收、实时显示、即时报警、空气品质评价及历史数据查询功能。完成 了 RT-Thread实时线程嵌入式系统向 STM32F446芯片的移植,编写了本文需要使用部 分设备的驱动。 3) 研究了灰色关联分析法在空气品质评价中的应用,并参考相关文献在其
5、基础上 对去量纲化及分辨率计算步骤进行了一定改进。使用 MATLAB工具实现了传统的灰 色关联分析法与 改进的灰色关联分析法, MATLAB与 C#联合编程实现了监测中心对 监测区域空气品质的实时评价。 4) 设计了系统验证方案,通过模拟测试表明:该系统各部分运行情况良好, RT-Thread在 STM32平台运行良好,空气品质评价功能运行正常,设计方案可行。 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中己经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研宄成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。 本人完全了解
6、违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名 : 曰期: 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 I页 摘 要 改革开放以来,我国经济得到快速、持续、稳定的发展,人们的生活水平有了大幅 提升,居住环境得到明显改善。但随着经济的发展,工业规模不断的扩大,室内空气品 质日益恶劣。目前室内空气品质监测产品仍有需要专业人员操作、价格昂贵、功能单一 的问题,本文重点研宄具有多项监测指标及空气品质评价的室内空气品质无线监测系统, 为人们拥有良好的室内空气提供保障。 本文对室内空气品质监测及评价系统的功能需求进行分析,提出了系统总体设计方 案。系统具备三大部分:采集终端、无线通信系
7、统及监测中心。 本文基于 RT-Thread和 STM32设计了采集终端。 RT-Thread实时嵌入式操作系统具 有良好开放性、实时性。本文完成了 RT-Thread向 STM32F446的移植,实现了 RT-Thread 在 STM32F446硬件平台上的稳定运行。采集终端能够监测室内多项空气指标,包括: 甲醛、二氧化碳、 PM2.5及温湿度,并向监测中心实时发送。 本文设计了 Wi-Fi无线通信系统。采集终端与监测中心通过 Wi-Fi无线通信系统进 行数据交换。 文中研宄了传统灰色关联分析法,灰色关联分析法对样本要求较低,极少出现分析 结果与实际不符的情况。本文在该算法基础上,参考相关文
8、献对传统灰色关联分析法去 量纲化和分辨率计算步骤进行了一定的改进。对两种算法编程实现并模拟分析后,得出 结论是:改进的灰色关联分析法运算量更少,可靠性更高。 本文设计了计算机终端监测中心软件,具备实时接收采集终端监测数据,实时显示, 即时报警,历史查询等功能。使用改进后的灰色关联分析法 设计并实现了一种空气品质 评价方法,该评价方法采用 C#与 MATLAB联合编程方式实现。 系统测试表明: RT-Thread实时线程操作系统能够稳定运行;采集终端各模块工作状 态正常;Wi-Fi无线通信系统工作良好;监测中心基本功能正常。 关键词:室内空气监测 ; 无线传感网络; Wi-Fi; RT-Thre
9、ad;空气品质评价;灰色关联 分析法 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 II页 Abstract This paper analyzes the functional requirements of indoor air quality monitoring and evaluation system, proposes the overall design scheme of the system. The system has three parts: an acquisition terminal, a wireless communication system and a
10、monitoring center In this paper, it designs the acquisition terminal based on RT-Thread and STM32. RT-Thread real-time embedded operating system has good real-time and openness. This article has completed that porting the RT-Thread to STM32F446 hardware platform and the stable operation of RT-Thread
11、 on STM32F446 hardware platform. The acquisition terminal could collect several indoor air index and send data to monitoring center, including formaldehyde, carbon dioxide, PM2.5, humidity and temperature. It design a Wi-Fi wireless communication system which the acquisition terminal and the monitor
12、ing center can exchange data through it. In this paper, I learn the traditional grey correlation analysis method, the grey correlation analysis method has low requirements for samples and the phenomenon is rarely seen that the analysis results are not consistent whit the actual situation. Based on t
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