无线环境监测十篇

无线环境监测篇1

【摘要】伴随着社会的不断发展，科学技术水平不断提升，无线电技术的应用也越来越广泛，并且随着科技的发展，无线电技术也取得了长足的发展，涉及到无线电的业务也变得越来越广泛，台站的数量也在不断增加，但是出现的问题就是无线电频谱资源变得越来越紧张，所以无线电电磁环境变得也越来越复杂，为了更好的掌握无线电电磁环境的变化，促进无线电更好的为人们的发展服务，因此需要做好无线电电磁环境的监测工作。本研究针对无线电电磁环境的监测系统问题展开了一系列的阐述，首先分析了无线电电磁环境监测系统的主要组成，然后分析了在开展无线电电磁环境的监测过程中需要注意的问题有哪些，对于掌握无线电电磁环境的变化有一定的指导意义。

【关键词】无线电 电磁环境 监测系统

一、前言

正如平时所熟知的地形条件，水文条件及气象环境一样，无线电电磁环境本身也存在于空间中，无线电电磁环境指的是在某一时间段，某一空间范围内人为的电磁现象和自然界本身存在的电磁现象的总和。鉴于电磁环境与无线电设备的工作状态有直接关系，因此需要做好无线电电磁环境监测，一旦无线电电磁不正常也就是平时所讲的电磁干扰。由于电磁环境的稳定性受到众多影响因素的影响，因此需要就无线电电磁环境监测系统展开细致的研究，才能控制好电磁环境更好的为社会发展服务。

二、无线电电磁环境监测系统的主要组成分析

（一）监测控制中心

监测控制中心是无线电电磁环境监测系统的主要组成，整个监测网络需要对来自于不同地区，频域监测数据进行采集，然后分析数据，促进自动监测工作的完成。监测控制中心主要利用无线电管理内部的网络实现对下级控制中心的控制，监测控制中心是整体监测数据的聚集点，正是由于其具有非常强大的数据处理功能，因此是整个监测系统的中心组成。

（二）大型固定监测站系统

大型固定监测站系统也是无线电电磁环境监测系统的组成之一，想要促进无线电信号良好，一般需要将监测系统安装在较高的建筑物上，大型固定的监测站系统能够实现对无线电发射基本参数的测量、带宽测定、调至测定、频段及频道的测定，能够实现较强的数据监测与存储处理功能。

（三）移动监测站系统

移动监测站主要是将整体监测设备设置在一些传输性能较好的交通工具上，然后移动监测站系统能够实现固定站监测系统覆盖不全面的缺点进行弥补，所以在这个层面上将移动监测站系统同样也具有大型固定站监测功能的。

（四）可移动站

可移动站与移动监测站系统有所不同，它与交通工具实现了完全分离，所以使用起来相对比较灵活，一旦有需要能够利用任何交通工具将监测设备送达到指定的监测点。当然如果监测有需要可以将监测设备临时固定的某处从而实现了固定监测站的监测功能。

（五）小型固定监测站

采用小型固定监测站系统开展监测功能主要是为了减少不必要的投资，最大限度的将覆盖区域的监测加强，结合实际的监测需要建立起有针对性的监测系统，该种监测站主要是对无线电电磁环境的监测数据加以收集。

（六）便携式监测设备

该种监测设备，小巧便捷，便于在较近距离查找排除无线电干扰信号。上述所讲的无线电监测站系统的具体使用情况需要结合国家对地区无线电电磁环境监测的具体要求来选择。

三、在无线电电磁系统监测过程中需要重点注意的问题

由于无线电电磁系统监测对无线电设备的使用有着至关重要的影响，但是无线电电磁系统监测系统的监测过程是一项非常复杂的过程，其监测结果的准确性和全面性将直接影响无线电设备的具体使用情况，因此在监测过程中需要有一些问题要注意。首先，在无线电电磁环境的监测过程中，出现不同宽带信号的现象是非常正常的，因此在进行监测结果接受的使用需要有较为严格的要求，为了最大限度的使用不同调制形式信号的测定需要，可以接受脉冲干扰信号。在监测过程中需要注意峰值和准峰值的检波功能，结合不同的测量对象，选择合适的检波方式。在监测过程中会有很多外界因素影响监测结构，随机干扰的来源不仅有热噪声还有雷达目标反射以及自然界所存的噪声，因此在进行平稳随机过程的干扰信号的测定时需要使用监测有效值以及检测平均值等实现测定。在使用波检器的时候，可以充分利用波检器的性质，然后分析不通信号在不同的波检方式下的不同反应，来判断带测定信号的类型，然后确定信号的性质，但是在监测的时候需要注意的问题是防止输入端过载，检波方式的选择需要慎重，在监测之前需要进行设备的校准，预选器的选择需要结合具体的测定过程。只有在测定过程中注意到一些小的细节才能促进检测结果的有效性。

四、结语

综上所述，无线电电磁环境的整体监测系统的组成非常复杂，只有就每一个组成的功能及工作原理分析到位，然后注意到在无线电电磁系统监测过程中所需要重点注意的问题才能做好无线电电磁环境的监测工作，最大限度的促进无线电业务的健康稳定发展。

参考文献：

[1]司广莉. 浅谈无线电电磁环境监测系统及监测数据[J]. 科技资讯， 2009，（24）.

无线环境监测篇2

我们有必要进一步认识和理解太阳电磁辐射是如何影响地球环境包括气候的。这需要对太阳光辐射进行持续和长期的监测，并对大气层、海洋和陆地表面特征变化进行连续观测。然后，对这些信息加以汇总，从而提高气候变化的建模效果，需要特别注意的是臭氧层变化问题，有必要对此进行连续观测，以确定由此造成的对环境以及人类健康的影响。自然资源的可持续管理也需要对地表变化的机理加以掌握和理解．我们必须能够对全球环境进行评估，并能知道其如何变化，这非常重要因为只有基于这样的坚实基础才能制定程序，从而实现对环境的保护，确保粮食安全以及带来因气候变化带来的人道主义后果。

卫星遥感工具

作为全球无线电通信系统的一部分，卫星在收集全球气候数据和气候变化数据前面发挥了重要作用，目前卫星主要用于监测碳排放、极盖和冰河存储的冰量的改变，以及大气温度的变化方式通过遥感，能够获知陆地覆盖和较大范围发生的任何变化的最准确和最新信息，还能提供除遥感外其他途径无法获得的偏远地区数据。重复测量使得有可能为跨越若千年代的遥感数据创建档案，这些数据可用于创建陆地覆盖和陆地使用方面的时问序列数据。

国际电联的职能

国际电联无线电通信部门(ITU—R)在气候变化领域开展了重要工作。特别值得一提的是，ITU-R研究成果作为基础资料，多次在及时处理气候变化紧迫问题方面发挥了重要作用。例如，题为“用于地球观测应用的无线电通信的使用”的第673号决议(WRC-07)指出，90%以上的由然灾害与气候或天气有关，根据该决议，有了地球观测数据，将更容易理解气候变化问题，从而更容易建立气候变化各方面的模型，并对之进行验证。这显然有利于政策制定工作的开展。第672号决议(WRC-07)“在7750-7 850 MHz频段为H星气象业务静展划分”队为，在全球火预报以及气候变化和气候有关的灾害危险预测方面，气象卫星数据发挥着重要作用。

规则性标准和技术标准

ITU-R为卫星和地面，气候监测及数据分配系统的正常运行建立了规则性基础和技术基础（见框）。其做法如1、划分必要的无线电频谱和p景轨道资源；分析新的和已有卫星系统之问的兼样性；开展研究并制定审问及其他无线电通信系统和Ⅲ络的国际标准；提供卫星和地面系统使用的指南及支持，以开展环境监测及冈气候变化引起的灾害预测和减灾工作。《无线电规则》中纳入的标准具有条约地位，属强制性质。其他标准采用国际电联建议书方式，属自愿性质。各种不同标准涉及不同的系统运行，如：

•监测陆地、海洋和人气参数变化（如植被生物量，海洋盐度，淡水地下储量以及云气驱散等），跟踪飓风和台风态势及火山和森林火蔓延情况。

“跟踪海啸、龙卷风和雷暴的气象。

基于无线技术的天气数据收集和处明！气象辅助系统。

用于传送自然和人为灾害信息的各种不同无线电通信系统（卫星和地面）。

助力主管部门实施气候监测

在环境观测、气候控制、天气预报以及帮助预测、探测和减缓自然和人为灾害等方面，很有必要采用无线电通信技术那么，各主管部门从何处能获得帮助，以便使用这此技术，并实施频道规划和卫星、地面技术的工程部署？答案就是ITU-R建议书、报告以及手册，这些材料提供了有关空间研究、地球探测l卫星、气象辅助、气象卫星和无线电定位业务无线电通信系统和无线电应用的信息。

即将展开的WRC-12辩论

世界无线电通信大会（WRC—12）将于2012年1月23日至2月17日在内瓦举行，其中大会第2次筹备会议(CPM11-2)考虑了有关气候变化的一些问题。特别是这次会议提议对《无线电规则》进行一项修改，用于保护20kHz频道以下长距离雷电探测系统的操作和研发。基TCPM11-2的讨论，WRC-12也将考虑以下问题：1）为卫星气象系统新增7750-7850 MHz频段划分，以提高现有气象预测特别是数值天气预报的性能。2）275 GHz3000 GHz之为卫星地球探测业务划分附加频带，以提高对水循环成分的测量效果。3 ） 第 6 7 3 号 决 议（WRC-07）进行修订，呼吁ITU—R研究“加强对地球观测无线电通信应用关键作用和全球重要意义的认识”，并在“无线电规则”中纳入新的一款，敦促全国主管部门认识到地球观测工作的重要意义。4）在3-50 MHz范围内为无线电定位业务做出划分，用于海洋测绘雷达对海洋表面波高和海流的检测以及对九型物体的跟踪，这主要是考虑到在灾害应对、海洋测绘、气候和气象操作等方面越来越多地依赖这些系统．从而有必要进一步提高海洋测绘雷达所用频谱的规制地位。

无线环境监测篇3

（杭州职业技术学院机电系，浙江 杭州 310018）

【摘　要】基于无线传感器网络的大气环境监测系统由传感器网络节点、嵌入式网关和监测中心三部分组成。其中，传感器网络节点以ATmega16单片机为控制核心构成，配置了符合环境监测标准的各种传感器，可对10种大气环境变量和气象参数连续自动监测，并采用ZigBee无线通信模块将环境数据传送到嵌入式网关。该网关以S3C2440A处理器和嵌入式Linux操作系统为平台，还配置了触摸式人机界面，不仅能采集大气环境数据，还可接入Internet，实现大气环境变量和气象参数值远传。监测中心接收嵌入式网关上传的环境监测数据，存入基于Access 2007的大气环境信息关系型数据库，并提供查询等数据管理功能。

关键词 环境监测；无线传感器网络；ZigBee；无线通信；嵌入式系统

0　引言

环境监测是为保护环境和保障人群健康，运用化学、生物学、物理学和公共卫生学等方法间断或连续地测定环境中污染物的浓度，观察、分析其变化和对环境影响的过程[1]。随着社会进步与经济快速发展，环境保护问题越来越受到人们的关注。世界各国都致力于控制和减少环境污染，研究环境可持续发展的绿色方案，我国也提出了发展低碳经济的战略目标，并对环境自动监控提出了更高的要求。

大气环境监测系统所获得的环境数据应能够准确、及时、全面地反映特定区域环境的质量现状及其变化趋势，要求覆盖面广，监测点布设灵活，从而为环境管理、污染源控制和环境规划等提供科学依据。基于无线传感器网络的大气环境监测系统可以实现特定区域环境信息的实时采集、无线传输和集中处理，是实现大气环境网络化监测的一种先进解决方案。

1　系统总体方案

基于无线传感器网络的大气环境监测网络结构如图1所示。嵌入式网关和若干传感器网络节点组成星形拓扑结构的无线传感器网络。由随机部署在感兴趣区域内的传感器网络节点实时采集大气环境信息和气象参数，经过预处理之后，以ZigBee无线通信方式发送到嵌入式网关；嵌入式网关也具有环境数据采集能力，还配置了LCD触摸屏人机界面，其主要功能是将各监测点的环境数据汇总之后，通过Internet传送给大气环境监测中心（PC），即实现无线传感器网络的Internet接入。环境监测中心对特定区域的大量环境数据和气象参数进行检查分析之后，存储到Access数据库中，以便统计处理和数据查询。

2　环境监测变量及传感器

大气环境质量监测（air quality monitoring）是指对一个地区大气中的主要污染物进行布点观测，并由此评价大气环境质量的过程[2]。国务院环境保护领导小组的《环境空气质量标准》规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值。选择《环境空气质量标准》中规定的二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等可用传感器测量的几种大气污染物作为系统监测对象。由于大气污染与气象条件密切相关，因而在大气污染监测中应包括风向、风速、温度、相对湿度、气压等气象参数的测定[3]。此外，CO2是反映碳排放的重要指标，所以将其列为监测项目之一，故基于无线传感器网络的大气环境监测系统的监测变量共有10种。遵循低成本、高可靠性、适当精度、使用方便等原则，为大气环境监测系统配置了以下8种传感器模块：

（1）SO2传感器：选择模拟输出型二氧化硫传感器模块SMC-CDX，它采用双光束非分光红外线（NDIR）检测技术，具有抗其它气体干扰、稳定性好、自带温度补偿等特点，输出符合Modbus协议的模拟信号4～20mA，经过信号变送器产生0～5VDC的模拟信号。

（2）NO2传感器：选用深圳市富安达智能科技有限公司研发的NO2/S-500-S传感器（量程：0～500ppm，分辨率：0.5ppm，工作温度范围：-20°C-45°C，工作湿度范围：15-90%），无需偏执电压，具有良好的重复再现性和长期稳定性，经信号放大电路及信号变送器输出0～5VDC的模拟信号。

（3）CO传感器：选用英国Alphasense公司的一氧化碳传感器CO-BF（量程：0-1000ppm，分辨率：0.5ppm，工作温度：-30～50℃，工作湿度：15～90％RH），经信号放大及变送后产生0～5VDC模拟信号。

（4）O3传感器：选用MQ131臭氧气体检测模块（工作电压：5VDC），它具有模拟量输出及TTL电平输出的双路信号输出，TTL低电平输出有效，可直接与单片机I/O口相连。

（5）风速风向传感器：配置的M288865包括了风速传感器和风向传感器。风速传感器（量程：0～40m/s，精度：±0.3m/s）可以产生TTL电平频率信号，风向传感器（量程：0～360o，精度：0.1%）在精密导电塑料电位器的活动端产生变化的电阻信号输出，可经过变换电路产生0～5VDC模拟输出信号。

（6）温湿度传感器：选用含有校准数字信号输出的数字温湿度传感器SHT11（温度量程：-40～123.8℃，湿度量程：0～100%RH，温度测量精度：±0.3℃，湿度测量精度：1.8%），它采用准IIC方式传输数据。

（7）气压传感器：选择德国BOSCH气压传感器系列的BMP085（量程：300～1100mbar，精度：0.03mbar，工作温度范围：-40℃～85℃），用8-Pin陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，可以通过IIC总线直接与各种微处理器相连。

（8）CO2传感器：选择采用固体电解质电池原理的MG811型CO2气体传感器。该传感器受温湿度变化的影响较小，具有良好的稳定性、再现性，经信号放大及调理后产生0～5VDC的模拟输出信号。

3　大气环境监测网络设计

3.1　传感器网络节点设计

传感器网络节点是一个由传感单元、处理单元、无线收发单元和电源单元4个功能模块组成的微型嵌入式系统[4]，其硬件组成如图2所示。它的控制能力、数据存储能力、分析计算能力和通信能力相对嵌入式网关较弱。传感单元分为模拟和数据两部分，SO2传感器(SMC-CDX)、NO2传感器(NO2/S-500-S)、CO传感器(CO-BF)、CO2传感器(MG811)和风向传感器(M288865/DIR)的输出信号经过放大和调理之后，输出0～5V模拟信号，可接入MCU的ADC通道；O3传感器(MQ131)、风速传感器(M288865/SPEED)输出TTL电平脉冲信号，可接入MCU的计数通道。温湿度传感器(SHT11)采用准IIC方式向MCU发送数据，DATA和SCK信号可直接与MCU的I/O引脚连接；气压传感器(BMP085) 使用标准IIC总线向MCU发送数据。处理单元主要协调、控制整个传感器节点的操作，存储和处理采集数据，并与其它节点合作完成被指派的感知、监测任务，是传感器网络节点的核心，从节约成本、提高可靠性等方面考虑，选用ATmega16单片机。无线收发单元将传感器网络节点接入传感器网络，采用TI公司的系统芯片（SoC）CC2530F256，运行ZigBee2007/PRO 协议，通过USART与MCU传输数据，满足以Zigbee为基础的2.4GHz的ISM频段应用。电源单元则为传感器节点提供维持正常运行所必须的能量。

3.2　嵌入式网关设计

嵌入式网关以ARM微处理器为核心，包括传感单元、基本电路、存储单元、ZigBee通信、Internet通信和触屏显示6部分，其硬件组成如图3所示。选择SamSung公司的基于ARM920T架构的16/32位RISC处理器S3C2440A作为控制核心，协调其它所有工作单元有序运行，实现大气环境信息和气象参数的数据采集、数据预处理、数据存储、数据转发等全部功能。嵌入式网关的传感单元组成及功能与传感器节点的传感单元相同。基本电路包括电源电路、时钟电路和复位电路，为S3C2440A正常运行以及嵌入式网关中所有电路正常工作提供基本保障。存储单元扩展了SDRAM和flash两种存储器，分别为程序代码和各种数据提供存储空间。ZigBee通信模块负责与WSN内的各传感器节点通信，搜集监测区域的环境信息。触屏显示单元采用Toppoly 3.5寸LCD模块，移植了Qt界面，便于用户在现场进行传感器网络运行参数配置，查询任意时刻采集的环境数据等。Internet通信模块将汇总的环境数据传输至监测中心，并与ZigBee模块联合实现ZigBee和TCP/IP两种网络协议的转换。

4　大气环境监测系统软件

4.1　传感器网络节点软件

传感器网络节点实行被动式数据采集行为，即仅当接收到嵌入式网关下发的数据采集命令时才执行采集数据的任务，其它时间则进入休眠模式以降低电能消耗。

传感器节点应用软件的设计过程相对简单，其程序流程如图4所示。上电复位后首先初始化硬件，向嵌入式网关报告自己的ID信息，加入WSN之后就进入空闲模式。在此模式下，CPU停止运行，而SPI、USART、ADC、定时器/ 计数器、看门狗和中断系统继续工作。诸如定时器溢出与USART传输完成等内外部中断都可以唤醒MCU[5]。因此，当接收到嵌入式网关的数据采集命令后，USART接收中断会将MCU唤醒，即刻采集大气污染物数据，再通过ZigBee通信模块将其传输至嵌入式网关。

4.2　嵌入式网关软件

基于S3C2440A微处理运行Linux操作系统的嵌入式系统，其软件部分包括启动引导程序、操作系统内核、根文件系统、设备驱动程序和应用程序，前3部分是系统运行的基础部分，目前已有相对较为成熟的版本出现，只需要针对具体硬件平台进行修改、裁减即可完成移植工作，不必重新开发。

4.2.1　驱动程序

驱动程序是应用程序和实际设备之间的一个软件层[6]。分为字符设备驱动程序、块设备驱动程序和网络驱动程序。大气环境监测系统中的传感器都是简单的硬件设备，因此，全部被抽象为字符设备。字符设备驱动程序完成的主要工作是初始化硬件设备、添加和删除设备结构体，申请和释放设备号以及填充file_operations结构体。file_operations结构体用来建立设备编号与驱动程序操作的连接，实现该结构体中的read()、write()、ioctl()等函数是驱动程序设计的主题工作。

传感器设备驱动程序所实现的只是最重要的设备方法，比如SHT11和CO2的file_operations结构被初始化为如下形式：

struct file_operations shtxx_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = sht11_open,

.ioctl = sht11_ioctl,

.release = sht11_release,

};

static struct file_operations adc_fops = {

owner: THIS_MODULE,

open: adc_co2_open,

read: adc_co2_read,

ioctl: adc_co2_ioctl,

release: adc_co2_release,

};

4.2.2　应用程序

嵌入式网关应用程序主要包括两个线程和一个中断服务程序，其执行流程如图5所示。上电后，首先进入main函数（主线程）初始化并设置系统参数，调用signal函数设置SIGALRM信号的信号处理程序用以完成嵌入式网关与监测中心的TCP/IP通信任务，然后设置定时器，再调用pthread_create函数创建Data_Collection线程负责数据采集任务，之后运行基于事件驱动的Qt程序，在这段代码中将程序控制权交给用户，用户通过操作界面可以设置嵌入式网关系统参数或查看实时采集的环境数据。

4.3　大气环境监测中心软件

使用Access2007创建大气环境信息数据库，利用visual c++提供的ADO（ActiveX Data Object）访问数据库，实现环境数据分析处理、越限报警和数据显示查询等功能。当键入主键值（ID）时，程序访问access数据库进行查询，并显示出该ID对应的各字段数据值；还可以时间为横轴，参数值为纵轴显示某一时间段的变化曲线。如图6所示。5　结论

系统综合测试表明，环境监测网络中的传感器网络节点可按照设计要求采集数据，并能正确接收、执行嵌入式网关下发的各种命令；嵌入式网关可实现WSN自组网功能，并支持传感器节点动态加入或离开网络，且人机界面简单易用；大气环境监测中心可显示环境信息历史数据和变化曲线，支持各种查询。传感器网络节点、嵌入式网关和监测中心的数据通信良好，可协同完成特定区域的大气环境监测网络化任务。

参考文献

［1］陈玲,赵建夫.环境监测[M].北京:化学工业出版社,2008:10-11.

［2］孙春宝.环境监测原理与技术[M].北京:机械工业出版社,2007:7.

［3］国家环保部. HJ/T 193-2005,环境空气质量自动监测技术规范[S].北京:中国环境科学出版社,2006-1-1.

［4］I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci. A Survey on Sensor Networks[J]. IEEE Communications Magazine. 2002:102-114.

［5］Atmel Corporation. ATmega16 Datasheet[EB/OL]./atmel.com/avr

无线环境监测篇4

关键词：ZigBee CC2530 无线传感器网络 环境监测 GPRS

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0146-02

仓库作为物资供应体系的一个重要组成部分，承担着物资的存储、管理和调配的任务，仓库中的物资要保证数量，品质和安全，要做到防潮，防火，防盗等等，对仓库环境参数的监测显得尤为重要，目前，很多仓库的环境监测现状是使用人工监测，方法落后，或者使用有线监测方式，布置方式不灵活，还有不能实现无线远程监测等等，仓库的智能化监测是网络通信技术在现代工业生产中的应用，通过使用ZigBee无线传感器网络对仓库环境进行实时的监测，提供准确的实时数据，及时准确的掌握仓库的环境条件，为物资的存储提供有力的数据支持。

本文设计了一个基于ZigBee无线传感器网络的仓库环境监测系统，通过ZigBee无线传感器网络对仓库的温度、湿度、虫害、火灾等参数进行采集，通过GPRS无线网络远程传输到机房服务器，然后对采集的数据集中分析和处理，及时掌握仓库的环境参数，对异常情况作出及时的应对措施，以便减少损失、节约开支和提高生产效益。

1、无线传感器网络

1.1 无线传感器网络概述

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的具有计算和通信能力的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统[1]，其作用是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集监测数据通过无线收发装置将数据以多跳的方式发送给汇聚节点（Sink节点），然后由汇聚节点通过有线或无线方式接入网络，将监测数据传送给客户端，综上所述，无线传感器网络通过大量传感器节点分工协作的方式实时感知、采集数据，并由无线网络处理感知对象的数据，并且传输给使用者[2]。

1.2 ZigBee无线通信技术

ZigBee是一种近距离、低功耗、低速率的无线通信技术，基于IEEE802.15.4协议标准。通过ZigBee通信模块可进行无线通信，ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低速率、低成本[3]。ZigBee无线传输距离室内为30～50m，室外可达到100m，ZigBee的工作频率有三种：全球2.4GHz、美国915MHz和欧洲868MHz，通信速率在2.4GHz的时候为250kbps，在915MHz时为40kbps，在868MHz时为20kbps。完整的ZigBee协议栈自上而下分为应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层、物理层。ZigBee网络的拓扑结构有星形、网状和混合状，这三种拓扑结构可以组成多种网络。

2、系统的总体设计

本系统结构图如图1所示，系统通过监测节点监测仓库各种环境参数，温度，湿度，紫外线，火焰，烟雾等，通过汇聚节点传输到GPRS无线通信网络，然后GPRS模块将数据由RS232串口传输到机房服务器，通过服务器软件分析处理，便于及早发现仓库中异常情况并作出及时的处理。

3、系统的硬件设计

3.1 传感器节点硬件设计

传感器节点是传感器网络的基本单元，传感器节点除了具有一般传感器的感知能力之外，还具有数据处理和数据无线传输能力，可以感知环境参数、处理并进行无线通信。传感器节点的硬件一般包含感知模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块[4]，本系统设计的传感器节点结构如图2所示。

传感器节点的感知模块采用的传感器如下：（1）温度、湿度传感器：采用瑞士Sensirion公司研制的SHT11型智能化温湿度传感器，它采用专利技术（COMS和传感器技术的融合），外形尺寸仅为7.5mm×5mm×2.5mm。SHT11具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数；（2）火焰传感器：采用火焰传感器R2868来发现仓库中的火焰，在火星产生的瞬间可以准确地发现，并发出警报；（3）烟雾传感器：采用烟雾传感器HIS07来及时发现烟雾，杜绝火灾隐患。

传感器节点的处理器模块采用CC2530芯片，CC2530支持IEEE 802.15.4标准/ZigBee/ZigBee RF4CE[5]，拥有快闪记忆体256个字节，CC2530结合了一个完全集成的，高性能的RF收发器与一个8051微处理器，8kB的RAM，32/64/128/256 KB闪存，以及其他强大的支持功能和外设。较CC2430相比，CC2530在发射功率、链路预算、射频噪声抑制能力、低功耗以及ESD防护能力等方便都有较大的提升。

为节省电能，监测点每2分钟采集一次数据，并将数据通过无线传感器网络传送给族头节点，然后传送给汇聚节点。

3.2 汇聚节点硬件设计

汇聚节点（Sink节点）相当于网关，处于传感器节点的上层，汇聚节点具有数据的存储、处理和传输等功能，汇聚节点接收传感器节点的数据，并且连接无线传感器网络与互联网、移动通信网等外部网络，完成协议转换、网络节点配置等功能[6][7]，本系统中汇聚节点接收传感器节点的数据，并通过接口将数据传输给GPRS模块-西门子MC75i，西门子MC75i将数据通过GPRS无线网络传输给机房服务器。汇聚节点结构图如图3所示。

3.3 GPRS无线传输模块

系统中选择GPRS作为长距离传输方式，即系统中汇聚节点与机房服务器之间采用GPRS无线传输方式，汇聚节点的GPRS模块通过GPRS无线网络，将仓库监测数据传输到监控中心机房的GPRS模块，监控中心机房的GPRS模块将数据通过串口将数据传输给机房服务器。GPRS具有覆盖范围广、可靠性高、实时性强、成本低、功耗小等特点。本系统GPRS无线传输模块采用西门子MC75i模块，MC75i的特点为：1.支持850、900、1800和1900MHZ四种频率；2.GPRS multi-slot class 12；3.E-GPRS下行速率可达460Kbit/sec；4.AT指令Hayes GSM 07.05及GSM 07.07。

4、系统的软件设计

本系统用VB6.0开发，管理员可以通过管理软件实时监测到仓库的各种数据，将数据填入数据库，譬如温湿度、烟雾值等等，当系统读取到的传感器数据超过设定的安全值时，系统发出报警信号，以温湿度监测为例，系统的流程如图4所示。

5、结语

通过采用无线传感器网络的仓库环境监测，并使用GPRS实现无线远传，达到了仓库的实时的数据采集，方便的部署以及远程监控的智能化监测，具有良好的应用推广价值。

参考文献

[1] 孙旭光，高方平，陈丹琪等.基于无线传感器网络的防盗监测系统设计[J].传感器与微系统，2009，28（10）：67-69.

[2] 饶云华，代莉，赵存成等.基于无线传感器网络的环境监测系统[J].武汉大学学报，2006，52（03）：52-54.

[3] 梁光胜，刘丹娟，郝福珍.基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计[J].电子设计工程，2010，18（02）：16-18.

[4] 王军，陈磊，张莉莉.基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现[J].洛阳师范学院学报，2010，29（05）：52-54.

[5] 章伟聪， 俞新武， 李忠成.基于CC2530及ZigBee协议栈设计无线网络传感器节点[J].计算机系统应用，2011，20（07）：184-187.

无线环境监测篇5

【关键词】农田环境信息监测 GPRS 无线传感器

1 农田环境信息监测系统的简要介绍

在应用农田环境信息监测系统的时候，能够有效的实现农田种植的精准性，将复杂的农田系统与信息技术结合在一起，以最低的投入实现高效的农田种植，同时还可以实现农田环境的最高利用，利用各类的农业资源获取最好的经济效益以及环境效益。

在农田种植的过程中，农田的覆盖面积普遍较大，种植的环境相对较差，导致在农田种植的过程中就无法广阔的开辟农田信息的获取途径，并且在无形之中导致了农田种植信息采集的高成本，对农田耕作造成较大的影响，在这一问题的影响下，使用无线传感网络可以开辟一个全新的信息获取以及无线通信的平台，借此来实现各类农田环境信息的采集以及收集。

在应用无线网络GPS/GSM技术实现远距离通信的时候工作效率较高，但是也村子着网络延时的问题，只是适用于农田数据传输量较小的情况，并且在实施农业信息系统的时候要求实时性较低，但是在应用ZigBee无线传感网络数据传输的时候可以实现长距离、大范围的布置传感器节点，借此来对农田种植中的各种信息，例如：土地PH值、空气温湿度、光照强度以及土壤温湿度等等进行短距离以及长距离的通信，逐渐将数据采集广泛的应用在农业控制领域中，不断的提高农田的收成率。

2 在农田检测系统应用ZigBee无线传感器的设计原理以及设计结构

农田检测系统呢主要是由ZigBee无线传感器、嵌入GPRS的ARM网关以及上位机软件构成，其中ZigBee无线传感器位于核心地位，控制农田中设置的多个测量土壤PH值传感器、空气温湿度传感器、光照传感器以及土壤温湿度传感器等等，这样可以将农田中有关种植的信息数据采集、数据处理、数据存储，并向协调器传递数据信息，在农田信息监测系统中，ARM网关集成了ZigBee无线传感器和GPRS模块，借助协调器实现了微型传感器的节点的采集，并借助网关实现与网络系统中各个节点之间的信息交互，同时将数据分享到远程监控中心。

上位机软件以及服务器可以从ARM网关中接收到各类型的信息，并对所接收的信息进行数据解析、处理、查询、统计以及查询，同时还可以将各类型的数据制作成图表，并通过向各个传感器节点传输控制命令来实现对各类型的传感器进行参数设置，使得每一个农田检测系统的使用者可以在任何时间地点都登陆服务器获取想要的服务，也就是在线的实现对农田监测信息系统中存储的信息并进行远程的参数设置。

3 农田监测系统的硬件结构设计

3.1 针对微型传感器节点的设计

微型传感器在农田信息检测系统中主要负责农田环境信息的采集，并将获得的信息转化为数字信号，进行下一步的传递与处理。在设计微型传感器节点结构设计的时候，必备的设备就是传感器、信号调理电路、A/D转换器、微型处理器、射频通信以及电源模块，在必备设备的基础上，针对微型处理器的不同应用用途（例如：土壤PH值、空气温湿度、光照强度以及土壤温湿度等等）实现进一步的微型处理器的结构完善，在结合实际用途的过程中，对微型处理器的能量消耗、测量范围以及精度等基本使用属性进行完善。

有效的处理好微型处理器结构的之后，在农田监测系统运作的过程中就能够在各个节点之间实现相互协作完成对农田环境信息的全方位手机，并将收集到的所有数据汇集到无线传感器的网络协调器中。

3.2 ARM网关的结构设计

在进行ARM网关硬件结构设计的时候，必要的结构设备就是ZigBee协调器、GPRS模块以及ARM控制器这三部分，并且ZigBee协调器是其中最核心的部位，并在协调器的部分设置一定数量的接口，最常用的接口就是串口以及通用的IO接口，总体看来，微型处理器与ARM网关硬件结构在一定程度上具有相同性，但是在软件系统的应用上存在一定的差异，其中GPRS模块结构选择的是集成的SIM300模块，内部应用的是TCP/IP协议，在运转的过程中支持AT指令的运行，而ARM控制器的主要功能就是协调ZigBee协调器以及GPRS/GSM实现了信息之间的交互以及处理，同时利用串行口以及存储器实现更多功能模块的接入。

4 农田环境监测系统的软件设计

4.1 ZigBee网络数据采集以及传输程序的设计

微型传感器采用的数据采集方式是在ZigBee 2010 PRO协议栈的基础上完成的，一旦完成了ZigBee网站之后，微型处理器能够通过各个节点对农田环境信息数据机进行周期性的收集，在每次信息收集完成之后，就会自动的进入到休眠的模式，这样可以降低长时间运转的能量消耗，降低了农田环境监测系统的运转成本，在数据收集完成之后，将所有搜集到的数据进行整体打包，通过树形拖布结构将数据包发送到ZigBee网站中。

4.2 上位机软件设计

在进行上位机软件设计的时候，是在Windows操作系统以及Qt应用开发框架的环境内实现的，上位机软件的主要功能包括了数据管理以及远程信息监控。

在进行数据管理模块设计的时候，应当合理的兼顾数据接收、解析以及存储处理等功能，其中，关于数据接收功能设计的时候采用的技术是Socket技术，并在服务器端口的辅助下将所收集到的数据传输到数据库中，同时还要使用数据帧协议进行解释。

而在进行信息检测模块设计的时候，要兼顾数据显示、信息查询以及图标自动生成的功能，这样能够提高农田环境监测系统用户对于环境信息的浏览以及查询服务的质量。

参考文献

[1]熊攀.基于ZigBee和GPRS的无线环境监测系统[D].湖北大学，2014.

[2]刘坚，陶正苏，陈德富，等.基于GPRS的环境监测系统的设计[J].自动化仪表，2009，30（2）：30-32.

作者单位

无线环境监测篇6

关键词：环境辐射监测；应用；改进

中图分类号：TL75+1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0057-02

根据国标6249-2011中的要求，在核电站运行期间的常规环境辐射监测需要监测周围20 km范围内的环境辐射剂量水平。红沿河核电站建成了环境辐射连续监测系统，以便于评价核电站控制放射性物质向环境释放的设施的效能，检验核电站周围的环境介质是否符合环境标准和有关限值；估算环境中辐射与放射性物质对公众产生的照射剂量和潜在的照射剂量；并为应急事故期间制定应急方案提供决策的依据等。

1 系统的组成与主要功能

环境辐射系统由监测设施（环境γ辐射监测站、气象站、环境监测车）、通讯网络和中央站组成。

①环境γ辐射监测站连续记录厂区周围环境γ辐射数据，获取气溶胶、碘和雨水的样品，测量环境γ辐射监测站降雨量，当γ辐射剂量率超过阈值时产生报警。

②气象站测量、采集、记录和发送现场风向、风速、温度和湿度等气象数据用于计算、评价核电厂气态放射性物质排放对该地区环境的影响；事故情况下，提供实时气象参数以便制定和执行应急措施。

③环境监测车在核电厂正常运行期间，环境监测车作为移动式的环境辐射监测站，定期地对核电厂周围环境γ辐射进行巡测。

④通讯网络为有线和无线两种方式互为备用。有线通讯厂内子站采用光纤，厂外采用ADSL专线；无线通讯厂内外都采用GPRS传输。

⑤中央站连续采集、处理和记录环境γ辐射、气象及环境监测车的数据；发送处理后的数据到主控室和应急指挥中心；接收并处理监测站故障报警、电源故障报警及超阈值报警信号。

2 当前配置及运行情况

2.1 环境辐射监测系统配置情况

中央站主要由服务器及若干工业计算机组成，承担着数据接收发送处理存储等任务。

环境γ辐射监测子站共有12个， 厂内站7个（分别为AS1 档案楼；AS2厂区东门；AS3培训中心；AS4武警平台；AS5UA门；AS6 排水口；AS7 220开关站），厂外站5个（分别为BS1老渔窝；BS2程家沟；BS3前大地；BS4大衣屯；BS5 红沿河镇）。

环境监测子站设备配置，见表1。

2.2 环境辐射监测系统运行

环境辐射监测系统是电厂正常运行和事故期间环境辐射监测的重要组成部分，由中央站和12个γ辐射监测子站组成。每个子站配备了GM计数管型γ辐射探测器进行连续监测，监测数据通过有线和无线传输方式传至中央站，从而实现对厂区10 km范围环境γ辐射水平的在线监测。

为保证系统运行和探测器性能的可靠性，制定了一系列的质量保证措施，见表2。

环境辐射监测系统的所有周期测试工作都按时完成，结果符合要求。

经过3年的调试和运行，环境辐射监测系统总体运行情况良好，数据获取率达99.7%。监测的环境辐射数据处于本底涨落范围内。但设备开始老化，测量仪表等设备及系统软件的故障率都有所增加，同时，备件的采购相对滞后，从而导致有些故障不能及时解决。

障率都有所增加，同时，备件的采购相对滞后，从而导致有些故障不能及时解决。

针对系统在运行和维护方面存在的问题，经协商制定了增加预防性维修和完善备件管理两项措施，同时，积极在国内市场寻找可以替代的设备，以克服目前系统设备采购来源单一，不但昂贵而且采购时间长的缺点。

3 应急环境监测中的应用

结合红沿河核电站1号机首次应急演习，环境辐射监测系统在应急监测中的的应用主要体现在以下几个方面。

3.1 可作早期预警监测

环境辐射监测系统能自动、实时、在线连续的监测厂区周围环境γ辐射数据，在事故早期能够快速响应，通过γ辐射及气象连续在线监测可及时发现环境辐射的异常变化，并快速 将报警信息实时传送至应急指挥中心及主控室。

3.2 承担应急监测任务

在事故早期的主要任务是对烟羽的追踪和监测，环境辐射监测站和气象站能够连续提供固定方位的监测数据；环境监测车能够快速前往指定地点，沿指定的路线进行剂量率测量。同时系统还能通过包含事故区域地理信息的数字地图将核电厂区及周边的情况实时标绘在应急指挥中心的计算机上。车上配置了多种便携式仪器（包括环境γ辐射监测仪、便携式γ谱仪，表面污染仪等），可快速、及时在就地测量α、β表面沾污的测量及γ核素的测量。

应急环境监测承担大量的采样任务，环境γ辐射监测站设有在线取样系统，可以采集气溶胶及气碘样品。环境监测车也配置气溶胶取样装置，可以及时前往指定位置承担气溶胶及碘样品采集、TLD的布放及土壤等的采样任务。

3.3 为恢复措施及后果评价提供技术依据

通过环境辐射监测系统可以获得有关事故产生的辐射后果的数据，包括气象数据中的风速风向，环境γ剂量率等，监测车便携式仪表可以获得地面沉积γ剂量率及γ核素分析结果，判断受污染的区域和程度。

为判定事故性质和等级、查明事故源项、评价事故影响后果、基于操作干预水平决定应急防护行动和干预、协助阻止辐射污染扩散、制定处置方案和采取恢复措施等工作提供技术依据和评价基础。

4 PF后系统的改进措施

4.1 增加基于无线电自组网络的可移动式辐射连续监测 设备

事故状态下，放射性污染的扩散是随气象和地形条件不断变化的，应急监测应该是一种动态的实时监测，固定γ辐射剂量率连续监测站和监测车的巡检往往不能满足获取环境敏感点实时的放射性污染数据要求；极端的外部环境条件也可能使通讯、电力中断。

因此，红沿河核电站开展了基于无线电自组网络进行数据传输的可移动式辐射连续监测设备作为环境辐射监测系统的备用。该套设备共有三个部分：移动式集成探测器、数据处理中心和无线接收装置。

移动式集成探测器上集成了GM计数管、风速风向传感器、电源和无线电发送装置，探头采用了SAPHYMO公司的XL2-2型GM计数管量程范围为10 nSv/h-10 Sv/h，同时探头将数据由自带无线电发送装置发出。

无线电接收装置shortlink receiver主要包括天线塔和接收器，在应急情况下可迅速将天线搭建在应急指挥中心楼顶，接收器布置在楼内，通过电缆连接数据处理中心服务器PDC。无线电接收装置配置有抗震外壳保护，具有较高的抗震等级。信号接收范围为20 km，场外部分地区处于山区信号较弱，后配置了信号增强设备。

数据处理中心可以处理接收装置接收到的数据并可以查看当前移动式集成探测器的状态，并将数据传输至应急指挥中心。

4.2 增加一辆环境监测车

考虑环境监测车可能因设备故障而无法及时执行环境监测功能的风险，至少应设置两辆环境监测车互为备用，符合设备冗余的原则。另根据红沿河核电厂应急巡测路线的设计，在核事故早期，两辆环境监测车分别负责厂址附近和事故实际风向下风向进行应急监测和采样，从而尽早监测处放射性烟羽的扩散方向和范围。

在核事故中期乃至晚期，在应急监测数据获取不那么迫切的条件下，一辆环境监测车可负责5 km范围内的应急监测和采样，另一辆环境监测车可负责5～10 km范围内的应急监测和采样。新环境监测越野车配置了一台碘化钠γ谱仪，以便在事故发生后前往下风向污染区中分辨烟羽中的核素。

5 结 语

红沿河核电站环境辐射监测系统经过使用积累了大量工作经验，并通过应急演习印证了其在应急监测中的重要作用。福岛事故后参考国际上先进的监测技术，增加了基于无线电自组网络的可移动式辐射连续监测设备和新环境监测越野车。这样就降低了系统在极端环境条件下的失效的风险，符合冗余配置的原则，进一步加强了红沿河核电站应急环境监测能力建设和技术实力。

参考文献：

[1] TECDOC-1092IAEA. Generic Procedures for Monitoring in a Nuclea

r or Radiological Emergency[S].

[2] GB 6249-2011，核动力厂环境辐射防护规定[S]

[3] 朱晓翔，陆继根.核应急辐射环境监测的准备与响应[J].环境监控与预 警，2011，（11）.

[4] 黄乃明，陈志东，宋海青，等.大亚湾和岭澳核电站.外环境辐射环境监 督性监测[J].辐射防护，2004，（324）.

[5] 黄彦君，孙雪峰.核电厂应急监测策略[J].环境监测管理与技术，2011，

（1）.

无线环境监测篇7

【关键词】环保局；环境监测系统；优化对策

科学技术的不断变革，促使信息网络化进程不断加快，面对环境污染日益严重的状况，继续应用传统的手段对环境进行检测，无法为环保局的环境污染治理工作的开展，提供科学合理的参考数据，严重制约了环境污染治理工作的可行性。要想符合现阶段环境检测的要求，环保局需要对环境检测系统不断进行优化与创新，从而对环境污染进行有效的治理，提高我国环境的质量。

一、我国针对环境检测进行的研究现状

我国社会经济的发展，促使工业取得了长足进步，由于工业治理工作存在缺失，导致环境的污染状况越来越严峻，长此以往，将会阻碍我国社会国际化进程。所以，我国一定要对环境污染问题给予高度的重视，加大环境污染治理工作。要想对环境污染问题进行有效的治理，环保局首先要采取具有可行性的措施监测环境污染源，从而为治理工作的开展提供科学合理的数据信息，有利于从根本上解决环境污染问题，全面提高我国环境质量。

我国居民的环保意识与西方发达国家相比，还存在较大的差距。仅仅是发展初期阶段，各个方面还有待提高。随着时代的进步，环境的污染源越来越复杂，污染因子种类繁多，在环境检测中继续采用传统的手段无法实现系统的正常作业以及数据的准确分析，而且还会消耗大量的人力资源、物力资源以及财力资源。不仅如此，传统监测系统总的有线传输功能与现阶段环境监测的需求也存在很大的差异。因此，我国应该积极引进世界范围内先进的环境监测设备与技术，以期可以提高我国的环境污染问题的监测能力，实施有效的环境污染治理措施。

二、在实际作业中环境检测系统存在的问题

（一）压缩传输与处理

应用环境监测系统不仅可以为环保局提供具有准确性的污染源数据，还可以有效提高工作人员的工作效率，环境监测系统作为一种传感网络，其主要构成部分是微型传感器。科技的创新在增加传感器设计种类的同时，对传感器的质量也造成了一定程度的不良影响，在实际作业中，使用故障频发，导致环境监测系统无法正常发挥自身的搜集、检索以及存储功能，不仅如此，在处理过程中，还导致数据出现准确性缺失的现象，这些问题导致环境监测系统无法为环保局提供准确的监测数据。

（二）有线检测与处理

随着环境污染源的复杂性越来越大，环保局为了更好的开展环境污染治理工作，对环境监测工作提出了新的要求，环境监测系统要具有对污染源的变化趋势进行准确预测、准确采集污染源的数据信息以及对污染源进行动态监测的功能，除此之外，环境监测系统还要具备准确分析、管理污染源监测数据的功能。传统的环境监测系统只具备有线监测的功能，可以对近距离的污染源进行准确监测与数据传输。对于较远距离的污染源却无能为力，对环保局的环境污染监测工作的开展造成了很大的制约性，无法与现阶段环保局工作的需求相符合。

（三）远程监测体系存在缺失

在我国广袤的地域环境中，普遍存在环境污染问题，导致污染因子具有分布广、种类多的特点。面对大范围的污染状况，环保局要想实现有效控制，就需要采取科学合理的措施监测污染源，并对数据进行准确采集。传统的系统在进行数据采集时多是利用模拟传感器，对A/D进行转化，最终对污染物进行有效监测，传统的监测系统具有很大的局限性，它只适用于对距离较近、布局简单以及分布集中的污染物进行监测。无法对远程污染物进行准确监测，环保局也无法获得有效的监测数据，对环保局环境监测工作造成了很大的不良影响。

三、对环境监测系统进行优化的有效措施

（一）确保监测数据的准确性

要想实现压缩数据的有效解决，就需要有效且准确的对压缩数据进行分析。在这一过程中，可以应用FAST协议，对数据进行处理、传输以及压缩等。传输、存储、处理所收集到的监测信息以及相应数据，是FAST协议的主要功能，应用该协议可以为环境监测数据的有效性、稳定性以及准确性提供基本保障，除此之外，还可以对数据流中的信息进行有效控制，避免出现过长的信息，利用传输编码实现数据的序列化，可以实现压缩数据的有效传输，在数据传输过程中，还可以促使数据的压缩效率稳定提升，并确保信号持续准确，为环保局环境监测工作的顺利进行奠定了良好基础，

（二）无线监测与远程控制体系

由于信息网络化进程不断加快，环保局在环境监测工作中应积极引进无线通讯技术，例如，CPRS、SMS等。虽然这两种无线通讯技术可以促使监测系统对远距离的污染源进行准确监测，但无法实现监测数据的有效传输，所以，环保局在引进上述两种技术后，还应该开设GIS短信业务，并制定GPRS环境系统方案，促使上述两种无线通讯技术实现有效结合，最终满足环保局对监测系统提出的无线传输远距离污染源监测数据、有效处理数据等要求，确保可以对远距离的污染源进行科学合理的监测与分析，为环保局环境监测工作提供具有较大可行性的参考信息，确保环境污染治理工作能够顺利实施。除此之外，环保局还可以建立健全远程控制体系，改善环境监测系统的局限性，从而全面提升环保局的环境监测技术，提高我国环境质量。

结语

环保局只有积极引进先进的监测系统与技术，并对其不断进行创新与完善，才能保证环境监测工作能够有效解决污染源复杂化与分布广的特点，从而制定具有针对性的环境污染治理措施，提高环境质量，对人们的生活与生产环境进行有效改善。

参考文献

[1]陈原.环保局环境监测系统的实施及改进措施分析[J].资源节约与环保，2015（01）.

无线环境监测篇8

关键词:公共建筑 室内环境 环境监测

中图分类号:X83 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0036-01

室内外环境与人类的生活息息相关,室内环境质量直接影响到人类生活质量,甚至关系着人类的生存。对室内外环境进行有效监测可以获得相关参数、了解环境状况,为研究环境变化及环境对人类的影响等问题提供基础数据,改善人与环境的关系提供参考。

1 公共建筑室内监测的参数选择、监测条件和方法

室内环境包括室内空气环境、声环境、光环境、电磁环境等,考虑到所选参数的代表性,一般选择温度、湿度、光照等参数。

1.1 监测条件

避免在夏季高温高湿等极端天气条件下进行;测试期间,采暖空调系统应正常运行,且外窗处于关闭状态。室内照明测量应在没有干扰光源影响下进行。

1.2 监测评估方法

(1)平均温度、相对湿度监测评估方法:集中采暖空调系统的建筑物,温度、湿度、检测数量应按照采暖空调系统分区进行选取,相同系统形式应按照系统数量的20%抽检。未设置集中采暖空调系统的建筑物,温度、湿度、监测评估数量不应少于房间总数量的10% 。

(2)室内光照度监测评估方法:每类房间或场所应至少抽测1个照度值的评估。中心布点法,是将测量区域划分成矩形网格,在矩形网格中心点测量光照度。

2 监测装置总体方案设计

室内环境监测的功能在于能够对室内环境参数进行实时监测。一般情况下,室内环境监测系统由数据采集模块、通信、微控制器系统以及PC机监测系统组成。工作原理:通过前端传感器获取室内环境参数,并通过调理电路处理参数,输入微控制器系统,最后微控制器输出信号,在屏幕上显示监测结果,并实现人机交互。微控制器通过网络接口模块把室内环境参数传送到远端监测PC机上,并在PC机上,实现信号的分析处理。

2.1 室内环境监测设备的选择

室内环境监测设备,要考虑可靠性、先进性、经济性。因此,硬件系统应遵循以下原则:(1)电路简单、可靠,具有一定先进性。(2)尽量选用通用芯片。(3)按照系统功能进行模块化研制。(4)可靠性高,是软件研发的基本要求。(5)实时性好,可以将监测到的参数实时传输到远端计算机上。(6)可扩展性强,系统在硬件扩充或增加新功能时易于扩展。

2.2 室内环境参数采集方案

温度和湿度的采集,有多种传感器可供选用。20世纪90年代,出现了融合了微电子技术、自动测试技术和计算机技术的数字温度传感器。目前,在国际市场上已出现了多种数字温度传感器产品,数字温度传感器内部包含温度传感器、A/D(Analog.Digital,模拟/数字)转换模块、信号处理模块、存储模块和接口电路。

上世纪90年代陆续出现了电子式湿度传感器,在产品出厂前已采用标准湿度发生器,逐支标定,其准确度可以达到2%～3%RH(relative humidity 相对湿度)。

光敏器件可以实现对光照环境的检测,常见的光敏器件如光敏电阻、光敏二极管、光敏二极管等。由于公共建筑室内光照度不是特别大,正常条件下一般在300lux～600lux(勒克司,照度单位,为距离一个光强为1cd的光源,在1m处接受的照明强度。),因此选用的光照度传感器量程不宜过大。

声级计是对噪声进行检测常见工具,其价格不菲,构造复杂,一般包括:衰减电路、放大电路、计权网络、滤波电路、检波电路等。

2.3 监测装置硬件电路

监测评估装置属于嵌入式应用装置,共有四个模块:环境参量采集模块、时钟计时模块、数据存储模块、通信模块,此外还应包括总线接口模块和AD转换模块,温度、湿度、光照度传感器构成环境采集模块,主要完成室内环境参数的实时采集;时钟芯片作为时钟模块,主要完成时钟计时功能。

2.4 监测装置软件设计

系统程序各模块的操作通过在主程序中调用函数来实现,在编程时每个模块定义为一个C文件,采用函数的形式操作模块,方便主函数和其他函数调用。

2.5 公共建筑室内环境采集应用软件

室内环境采集应用软件的主要作用为:串行通信、室内环境参数的采集、保存、显示、分析等。人机界面管理程序具有的多地址通信、用户人机界面的功能;能使读取来的数据直观的显示和数据查询窗口[1]。 端口配置主要是对串行通信的COM口(即串行通讯端口)和波特率进行设置。在一定的时间间隔内,循环、依次发送数据采集指令,各监测装置接受到指令后上传数据。可以利用VB(Visual Basic语言)提供的报表设计器将公共建筑室内环境参数从Access数据库中提取出来,组织成一张表格的形式,并打印数据。

3 无线传感网络系统构建

网络设备通过网络连接在一起,彼此间进行数据交换,实现异地数据共享,或异地进行分析,能节约大量现场布线、扩大测控系统所及地域范围,使系统扩充和维护都极大便利,网络介入了现代测量与测控的全过程。无线传感器网络具有无人值守、自组织、自治、自适应的特点,具有越来越广泛的应用空间[2]。无线传感器网络的特点:低能耗和低成本,无线传感器网络的平均能耗比现有无线网络能耗更低。在无线传感器网络系统动态性强,网络拓扑结构要便于维护;无线传感器网络的超大规模、动态变化以及易受干扰等特点给实时设计提出了很大的挑战;系统在工作的过程中无需人为干预,体现了系统的智能性

首先选择网络化实现途径,嵌入式操作系统方案中常见的网络化实现途径有三种:(1)集成有网络接口的微控制器配合实时操作系统,在嵌入式设备内部实现TCP/IP协议处理,使嵌入式设备直接与Internet相连,灵活性强。(2)MCU(Micro Control Unit,微控制单元)配合TCP/IP协议芯片,TCP/IP协议芯片不需要MCU支持就能工作,主要用于实现数据的协议处理。该方案中设备接口存在网络速度瓶颈,尤其是在传输的数据量较大时。(3)MCU配合以太网控制芯片。根据具体的应用实现TCP/IP协议族中相应协议的功能;MCU通过控制以太网控制器芯片,实现与以太网的通信。

4 总结

随着社会和国家对室内环境越来越重视,室内环境监测技术会越来越智能化、简易化。

参考文献

无线环境监测篇9

关键词： 城市；环境噪声；在线自动监测系统；污染

0 前言

现今，针对城市环境中噪声污染环保部门主要采取噪声监测的方式进行评估。在我国大部分城市在进行噪声监测时较多采用手工建设或者多次频率监测进行。但因为噪声具有较大起伏变化与随机性等基本特征，通过手工监测的方式无法获得较具代表性、实时性的数据，并且耗费极大的人力物力，无法达到管理、决策以及准确评价城市环境噪声污染情况的要求[1]。而在线自动监测系统有着长时间持续运行、不需要工作人员值班、数据处理迅速便捷等优点，在我国城市环境噪声监测中有着极大的应用价值。

1 我国城市环境噪声监测的具体情况

自从上个世纪80年代中我国通过对城市环境噪声监测方面的工作制定了相关的条例法规，对监测噪声所获得的数据报告、处理数据的方式、频率以及监测的类型进行统一规定后，我国大部分城市每年在规定的时间内都对所辖城区范围、功能区以及交通要道等多方面的环境噪声进行监测。但因为监测环境噪声污染的设备不够先进，造成监测频率相对较低的，监测数据不够科学完整，从而导致监测结果不具备代表性，同时还付出较大的财力物力。以前的环境噪声污染监测技术已经无法达到噪声实时监测与管理的需求，同时在很大程度上给环境治理、环境评价以及环境执法等工作上带来了约束和不利影响。

2 城市环境噪声自动监测系统的分析

2.1 监测系统结构的构成

城市环境噪声在线自动监测系统主要是分布式且相对大型的监测系统，其在环境噪声监测数据的校准、控制、传输、存储、处理以及声电转换等工作主要是通过计算机网络来实现。在线自动监测系统在工作过程中与很多技术有着相关性，具体包括：网络、计算机、无线数字通讯、分析频谱、数字录音、遥测遥控以及检测噪声仪表等技术。主要有三个方面构成：处理噪声数据中心、管理噪声数据中心以及前端智能仪表等。

1）处理噪声数据中心具体是通过打印机、监视器以及计算机数据处理中心等组成，该中心在处理噪声数据过程中是通过选择服务器或者浏览器进行，给共享使用数据提供一定的方便。环境噪声在监测过程中则不需要给工作站进行配置，工作站只需要通过互联网连接管理中心，用户就能够将数据信息及时的录入或者随意调动，提供给管理部门监测环境过程中需要用到的报表以及统计图，同时还能够了解地理信息以及预测噪声发展方向等[2]。

2）管理噪声数据中心具体是通过网络设备、管理数据计算机以及通讯技术计算机等结构组成，其主要是将处理数据中心与前端智能仪表进行有效的连接。因为在传输数据是具有间续性、远程以及较大数据量等特点，所以应该选择计算机互联网、无线通讯网、电话专线以及卫星等远程传送的方式进行数据传输。管理数据中具体有着3个方面的功能：首先是传输符合的数据方面管理环境噪声的部门；其次是备份以及管理噪声数据；最后是管理系统的前端智能仪表等。

3）系统的前端智能仪表属于户外部分，主要由无线通讯传输、计算机数据处理以及噪声采样测量装置等组成。计算机在进行数据的预处理时主要通过接收采样数据装置传递的环境噪声采样，通过气象参数、录音处理、存储、分析频谱、统计以及分析数据等预处理后往数据管理中心进行自动传送。前端智能仪表安装在仪表防护箱内完，由于防护箱具有可以保温的特性，从而对长时间在户外工作的仪表起到一定的保护作用，降低温度或者天气的变化对仪表测量准确性影响。

2.2 在线监测自动系统的基本特征

1）在线监测自动系统可以减轻在监测工作中物力人力方面投入，同时，可以有效提高监测数据的准确性。传统的监测系统在环境噪声监测工作时在物力人力方面有着较大的消耗，并且要较多次数的测量每个区域环境噪声的情况，然后处理全面监测环境噪声的数据，通常会浪费较多的人力与物力，导致工作人员没有办法深入评价以及分析城市环境噪声污染的实际情况。目前，在城市环境噪声污染情况的监测工作中采用在线监测系统进行监测可以将全面的数据通过计算机进行全面的处理，不但能够通过数据获得瞬间的曲面，同时还能够统计数据的平均值，对监测工作中所需要使用到的图标进行相关性检验、分布统计、分析动态等工作。这从很大程度上提高了工作的效率，并且对深入掌握噪声污染的现状以及管理环境噪声提供一定的便利。

2）能够相互结合地理信息情况，可视程度具有一定的直观性。在线自动监测系统中最主要的特征是能够将实际工作中不同方面的信息和图形信息与地理位置进行的客观反映并互相结合，通过不同用户对数据的需要分析监测工作所获取的信息。现今，一般情况下处理环境噪声数据通常采用较为简单的数字记录和图标进行，一旦地理信息系统与在线自动监测系统能够互相结合使用，不但能够增加使用信息的用户直观性，并且可以对城市不同监测位置的环境噪声信息进行全面了解和客观认知。

3）在线自动监测系统不需要工作人员在现场监督，却能够全面了解户外各区域的噪声监测情况。在线自动监测系统在工作过程中，只需要对监测点进行选择，然后通过将前端智能仪表进行安装调试，就能够上传的传输数据中取得准确的监测数据，并且在监测环境噪声过程中，由于前端智能仪表能够将天气变化的问题进行有效解决，因此天气变化几乎不会给监测数据带来任何的影响，

4）促进预测环境噪声以及模拟噪声得到实现，使噪声监测数据的准确性得到有效提高。因为受到仪器落后以及技术水平等原因的约束，我国在环境噪声监测的工作中获得的监测数据常有着较差的可靠性以及代表性，造成监测环境噪声的只能够进行统计等操作，在进一步挖掘噪声数据上还是存在一定的

困难[3]。因此，要想将管理噪声监测的水平得到全面提高，则要通过在线自动监测系统进行，从而让工作人员能够全面的预测以及模拟环境噪声的情况。

5）采用在线自动监测系统对环境噪声进行实时监测工作，能够获得较具代表性的监测数据。现今。我国在监测环境噪声通常是根据城市各区域的实际情况来确定频次。由于分布噪声的情况有着不断变化的特点，在城市环境噪声监测工作中通过在线自动监测系统全面进行监测工作，同时把全部数据向处理数据中心进行传输，能够获得较强代表性的数据，从而可以把城市环境噪声的实际情况进行全面反映。

3 结束语

城市环境噪声在线自动监测系统代表着我国监测技术得到了快速发展和进步，其不但能够收集准确的噪声数据，还可以科学化以及定量化地为环境噪声的管理提供有效的技术保障，从而达到优化生存环境之目的。

参考文献：

[1]余洋，国内外噪声自动监测系统研究新进展[J].环境研究与监测，2011，12（03）：267-268.

无线环境监测篇10

    【关键词】公路;声环境;监测;评价环境现状监测是环境影响评价的重要组成部分,它提供项 目所在地评价区域各种环境背景真实的监测资料 ,帮助确定环境污染参数.以便科学评价环境现状,并为环境影响预测提供基础数据。环评结论是否可信,在很大程度上取决于环境质量背景值的代表性、公正性和准确性。我国从 2010年 4月 1日正式实施新的《环境影响评价技术导则 声环境》(HJ2.4—2009),从技术角度进一步规范和明确公路建设项 目声环境影响评价工作的整体要求与评 价技术要点 .旨在提升线性工程环评报告 书的编制质 量及其在项 目建设 与环保监督 管理中 的作用1 公路交通噪声监测方法1.1 沿线声敏感点调查道路中心线两侧 lOOm范围内的学校、医院.60m范围内的居民住宅;特别应该注意的是,由于线路摆动在建设中时有发生.公路建成后的噪声敏感点与“环评”报告有较大差异 .逐一调查落实 。

    1.2 现状监测点的布设方法

    声环境现状监测点应覆盖整个评 价范围 .并 以能满足环境噪声影响预测 的需要 为根本 出发点 测点的布设应把握 “三点一致”的原则,即现状监测点、环境噪声预测点和工程监管与验收监测点.力求“三点一致”。

    1.3 敏感点噪声监测

    主要目的是了解敏感点环境噪声水平和达标情况 所有敏感点不可能全部监测.首先应选取环评中确认的敏感点和每一路段代表性敏感点.以便于监测数据与环评预测值比较 监测点应选在距道路最近的敏感建筑窗外 l米 。昼夜各监测 1次 、连续监测 2天。

    2 声环境监测

    2.1 敏感点 24小 时噪声监测主要 目的是掌握高速公路交通噪声时间分布特性.敏感点应优先选取道路中心线两侧 60米范围内的居民住宅和道路中心线两侧 100米范围内的学校和医院.选择 1~2个高于路面的监测点.连续监测 24小时。监测点应具备必要的监测条件、易于操作、监测期间无生活噪声或其它噪声干扰2.2 交通噪声平面衰减监测主要 目的是掌握高速公路交通噪声空间分布特性 .应选择在道路的平直路段、距弯曲段和桥梁较远、公路两侧开阔无屏障。监测点分别选在距公路路肩 20米、40米、80米和 120米,监测点与公路之间高差应尽量保持一致、无其它声源干扰。必要时增设距路肩 0.2米监测点一般每条公路设 l一2个监测断 面2-3 声屏障降噪效果监测视声屏障长度.一般设 4~6个同步监测点2_4 测量值修正方法在测量结果达标的情况下,背景噪声可以不修正;但是.当测量结果超标并且背景噪声难 以回避时 .就应该考 虑背景噪声的修正 问题可以采取 以下几种方式进行 修整 :2.4.1 剔除可疑测量值:当某个 1小时测量值太高并且交通量数据又不能支持时,应剔除可疑测量值 ;2.4.2 在有蝉鸣声、蛙鸣声或虫鸣声但无车辆通过时.测量昼间和夜间 1分钟等效 A声级,作为该监测点的背景噪声,参照《工业企业厂界噪声测量方法》中的规定对测量值进行修正;3 评价监 测数据统计处 理后 以表格 、图形给出 .同时应得 出以下基本结论 :3.1 敏感点声环境质量达标情况应按环发[2003]94号《关于公路、铁路(含轻轨 )等建设项 目环境影响评价 中环境噪声有关问题的通知》的规定 进行评价 ;必要时 ,应对敏感点室内声环境质量进行测量.确定是否满足建筑物设计的使用功能。

    3.2 交通 噪声衰减规律评价 。

    3-3 声屏障降噪效果评价