基于Wi-Fi组网的环保设备监测系统研究与应用

摘要

随着现代科学技术的飞速发展、人口的快速增长以及社会生产力的不断提高，环境问题越来越成为整个社会关注的问题。实践证明，环境问题的解决依靠先进可靠的环保设备以及严格完善的管理。但是在实际中由于经济利益等原因，很多工厂企业即使安装了环保设备也不使用。所以开发一个能够远程、自动、实时监测环保设备工作情况的系统具有现实意义。
　　通过对环保设备特点的分析以及常用数据传输方式的对比，本文选择通过监测环保设备电源的运行情况来判断其工作状态，并且使用Wi-Fi技术作为数据传输的方式。在此总体方案的基础上，本文详细分析了数据链路的构建、数据采集器的设计以及人机交互设备的实现。
　　数据链路是整个远程监测系统的数据传输部分，是连接采集器和服务器的纽带。本文首先分析了Wi-Fi的基本结构、组成方式，着重讨论了网络的覆盖方式、传输距离以及AP的安装位置。根据网络的容量以及用户的需求，计算了AP的数量，并在此基础上研究了频率干扰，规定了网络通信的报文格式。然后根据某工厂的实际情况提出了一套网络构建方案。
　　数据采集器作为整个系统的数据来源，主要用来采集环保设备运行的电流电压。为了提高系统精度，本文研究了直流采样和交流采样的特点，并结合两种方法的优点设计了一种能够快速准确地采集工频信号最大值的同步峰值采样电路，然后根据实际需求分别对采集器和人机交互设备的软硬件做了具体设计。最后，本文对系统的精度以及网络的可靠性做了详细的测试与分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 环保设备特点

1．3 常用数据传输方式

1．4 国内外研究现状

1．5 主要研究内容

第二章 系统总体设计

2．1 系统需求分析

2．2 系统总体设计

2．3 本章小结

第三章 数据链路的构建

3．1 系统构成

3．2 系统需求

3．3 Wi-Fi概述

3．3．1 Wi-Fi组成结构

3．3．2 Wi-Fi组网方式

3．4 Wi-Fi网络总体规划

3．5 覆盖范围规划

3．5．1 覆盖方式

3．5．2 Wi-Fi室外传播模型

3．6 传输容量规划

3．6．1 无线AP容量

3．6．2 实际用户需求

3．7 频率干扰分析

3．8 网络构建方案

3．8．1 无线AP选择

3．8．2 采集点数目的确定

3．8．3 无线AP位置设置

3．8．4 备用系统

3．8．5 无线AP间干扰控制

3．8．6 报文格式规定

3．9 本章小结

第四章 系统硬件设计

4．1 系统需求

4．2 系统总体设计

4．3 电流电压采集

4．3．1 直流采样

4．3．2 交流采样

4．3．3 工频峰值同步采样

4．4 数据采集器设计

4．4．1 微处理器模块

4．4．2 网口模块

4．4．3 采样模块

4．4．4 电源模块

4．4．5 存储模块

4．4．6 通信模块

4．5 人机交互系统设计

4．5．1 处理器模块

4．5．2 显示模块

4．6 本章小结

第五章 系统软件设计

5．1 报文格式定义

5．2 总体设计

5．3 电压电流数据采集程序设计

5．4 数据处理程序设计

5．5 数据发送程序设计

5．6 参数设置程序设计

5．7 本章小结

第六章 系统调试与分析

6．1 软硬件调试

6．1．1 硬件调试

6．1．2 软件调试

6．2 精度测试

6．2．1 实验平台搭建

6．2．2 实验结果分析

6．3 通信网络测试

6．3．1 信号强度测试

6．3．2 丢包率测试

6．4 现场安装测试

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间科研成果