【摘 要】
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空气是人类赖以生存的环境要素,也是人类发展的重要物质基础。现代社会,经济的高速发展也给环境带来了严重负担,其中以城市空气污染的矛盾尤为突出。随着城市化进程的加快,城
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空气是人类赖以生存的环境要素,也是人类发展的重要物质基础。现代社会,经济的高速发展也给环境带来了严重负担,其中以城市空气污染的矛盾尤为突出。随着城市化进程的加快,城市人口的生活水平和消费水平不断提高,工业气体、生活气体以及大量的汽车尾气排放到空气中,城市的空气污染变得越来越严重。目前中国北方的许多城市已经出现了严重的雾霾现象,这已经严重影响到了人们的日常生活和身体健康。基于空气污染出现了许多空气质量监测系统,然而能够为人们普遍使用的系统却很少。因此,建立一套完善并且统一的空气质量监测系统具有重要意义。由于无线传感器网络具有大规模、自组织、动态性和可靠性等优点,而FPGA具有强大的并行数据处理能力。因此,本文在无线传感器网络的基础上,结合FPGA的相关技术设计空气质量监测系统。该系统以FPGA作为硬件平台,SOPC技术搭建片上系统,无线传感器网络作为数据传输的载体。将空气质量监测传感器搭载在终端节点上进行数据的采集,通过无线传感器网络将数据发送至协调器节点,协调器节点在进行数据的收集和处理之后,再将处理好的数据按照固定的格式通过无线传输的方式发送给上位机。本论文重点介绍终端节点和协调器节点的相关内容。同时,本论文还设计了一种基于时间相关性的无线传感器网络节点睡眠调度算法,能有效解决无线传感器网络寿命有限、网络拥塞等问题。基于FPGA空气质量监测的传感器网络系统具有覆盖范围广、采集的数据量大、传输速率高以及成本低等优点,结合FPGA平台、SOPC技术和无线传感器网络技术在很大程度上提升了空气质量监测系统的数据处理能力,具有很高的实用价值。
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