基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統，它主要由噪聲監測控制裝置和一個以上終端噪聲監測裝置；所述終端噪聲監測裝置與噪聲監測控制裝置通過無線通信方式連接。本發明專利技術可以用于城市環境噪聲監控，具有廣泛的應用前景。噪聲強度分析在各終端噪聲監測裝置分散式進行，降低噪聲監測控制裝置的處理壓力和系統通信開銷，減少了系統數據處理延遲和傳輸延遲實現了噪聲監測的實時性；ZigBee噪聲監測網絡具有自組織特性，終端噪聲監測裝置非常容易加入網絡，對于系統容量拓展非常方便。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種ZigBee技術和環境噪聲監測系統，屬于無線通信領域。
技術介紹
環境噪聲作為一種直接影響人類生存健康的重要環境因子，日益引起人們的注意。噪聲對人體健康產生不利影響，嚴重干擾人們的生活、休息和睡眠。噪聲的干擾容易使人疲勞，注意力分散，嚴重影響生產安全和工作效率。高強度的噪聲甚至會對建筑結構和物體產生物理破壞。因此，對環境噪聲的測量對于監測控制噪聲污染，改善人類生存環境具有積極的意義。隨著無線通信技術的發展，各種無線通信技術已被廣泛應用到環境噪聲的測量中。目前常見的無線通信方式主要有651\1、6 1 、36、紅外技術、1丨寸丨、811 ^00讓、2丨8866、 UWB等技術。其中，GSM/GPRS/3G技術成熟，但應用于環境噪聲實時監測系統中需要支付額外的通信費用；紅外技術實現簡單，設備價格低，但通信距離短，受視距限制不適用于布設范圍廣的環境噪聲實時監測系統；Wi-Fi技術具有易于安裝，所需接入點少的優點，但是能耗相對ZigBee技術而言較高且易受環境干擾，不適用于需要長時間持續工作的環境噪聲實時監測系統；藍牙技術的設備體積小，但存在通信距離短、能耗高等缺點，不適用于布設范圍廣且需要長時間持續工作環境噪聲實時監測系統；UWB技術雖然傳輸速率較高且能耗較低，但同樣存在通信距離短等缺點，不適用于布設范圍廣的環境噪聲實時監測系統。而ZigBee技術作為一種低速率、低成本、低功耗、低復雜度的無線通信技術，目前在自動儀表領域引起了極高的關注度。首先，ZigBee技術功耗低和綜合成本低的優點是其適用于所述的一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統的最大優勢；其次， ZigBee技術具有自動組網功能，能夠方便的實現新節點加入網絡和舊節點退出網絡并自動形成新的網絡拓撲結構，這一優點也方便了所述的一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統中所述的終端噪聲監測裝置在噪聲監測網絡中的增刪與移動；此外，ZigBee 技術通信距離較長，視距傳輸距離可達100米，經功率放大后通信半徑可達500米，特別適合應用于布設于大區域的所述的一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統中所述的終端噪聲監測裝置之間的數據多跳傳輸。目前，環境噪聲無線實時監測系統尚未用到ZigBee技術，而現有的環境噪聲監測系統通常存在監測實時性差，無法應對突發性噪聲污染等缺點，無法保證系統的持續不間斷工作，特別是當需要增加或移動終端噪聲監測裝置時需要進行復雜的網絡配置等缺點。 當面臨越來越普遍的大區域多點實時全天候噪聲測量的需求時，傳統的環境測量系統已經無法高效成功地完成任務。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統，它包括噪聲監測控制裝置和一個以上終端噪聲監測裝置，所述噪聲監測控制裝置包括依次電連接的第一 ZigBee通信模塊、串口通信模塊和監測報警模塊，所述監測報警模塊包括數據存儲模塊、閾值判斷模塊、報警模塊和顯示模塊，所述數據存儲模塊、閾值判斷模塊和報警模塊依次連接，所述顯示模塊與數據存儲模塊連接；所述串口通信模塊與所述數據存儲模塊連接；所述終端噪聲監測裝置包括電源模塊以及依次電連接的聲/電信號轉換模塊、信號調理模塊、模擬/數字轉換模塊、數字噪聲信號處理模塊和第二 ZigBee通信模塊，所述電源模塊分別與聲/電信號轉換模塊、信號調理模塊、模擬/數字轉換模塊、數字噪聲信號處理模塊和第二ZigBee通信模塊電連接；所述第一ZigBee通信模塊與第二 ZigBe通信模塊通過無線通信方式連接。與現有的技術相比，本專利技術的優點在于1.本專利技術采用了低功耗的ZigBee無線通信技術實現了所述的一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統噪聲監測的實時性和長時間持續不間斷工作。2.本專利技術采用了分散式噪聲信號處理和噪聲級數分析方法避免了集中進行噪聲信號處理和分析給所述的噪聲監測控制裝置帶來的運算壓力，并提高了噪聲信號處理和分析的效率，大大節約了數據處理時間。通過分散式噪聲信號處理和噪聲級數分析后，再傳輸以分貝為單位的噪聲強度數據，減少了傳輸的數據量，減輕了噪聲監測網絡的通信負擔。3.本專利技術所述的噪聲監測控制裝置和各終端噪聲監測裝置之間通過ZigBee無線通信的方式組成的無線自組織網絡具有良好的開放性和自適應性，新的終端噪聲監測裝置能夠方便的加入原有的噪聲監測網絡，噪聲監測網絡中的終端噪聲監測裝置退出網絡時， 剩余的終端噪聲監測裝置能夠通過多跳的方式自動尋找新的路由而不影響噪聲監測數據的上傳。附圖說明圖1是基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統整體模塊示意圖； 圖2是終端噪聲監測裝置內部功能模塊示意圖3是放大器電路圖4是基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統的功能示意圖； 圖5是基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統的網絡結構示意圖； 圖6是基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統的網絡建立過程示意圖； 圖7是終端噪聲監測裝置加入網絡的流程圖； 圖8是終端噪聲監測裝置數據收發的流程圖。具體實施例方式本專利技術將ZigBee無線通信技術和分散式處理的思想應用到環境噪聲監測系統中，以提高環境噪聲監測系統監測的實時性和持續性，研制一個基于ZigBee技術，能夠實現無線、實時、持續工作的環境噪聲監測系統。該系統能夠降低噪聲監測人力成本，而且噪聲監測網絡的自組織性和多跳性為系統的拓展與調整提供了較高的靈活性，降低了系統維護成本。下面結合圖1至圖8對本專利技術做進一步的說明。如圖1所示，本專利技術基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統主要由一個噪聲監測控制裝置和若干個終端噪聲監測裝置組成。所述噪聲監測控制裝置包括依次電連接的第一 ZigBee通信模塊、串口通信模塊和監測報警模塊，所述監測報警模塊包括數據存儲模塊、閾值判斷模塊、報警模塊和顯示模塊，所述數據存儲模塊、閾值判斷模塊和報警模塊依次相連；所述串口通信模塊與所述數據存儲模塊連接；所述噪聲監測控制裝置和各終端噪聲監測裝置之間通過ZigBee無線通信連接。圖中所述終端噪聲監測裝置1、終端噪聲監測裝置2、終端噪聲監測裝置η表示若干個布設于不同位置的終端噪聲監測裝置，且每個終端噪聲監測裝置具有相同的結構。如圖1所示，所述噪聲監測控制裝置中所述第一 ZigBee通信模塊采用Texas Instruments公司生產的CCM31無線通信芯片，主要用于接收來自所述終端噪聲監測裝置傳送的噪聲信號；所述串口通信模塊采用Maxim公司生產的max3232芯片，用于實現第一 ZigBee通信模塊和監測報警模塊的數據的傳輸；所述監測報警模塊主要用于存儲和實時顯示各個終端噪聲監測裝置監測的噪聲級數情況，并對超過閾值范圍的噪聲級數信號進行報警提示；其中數據存儲模塊采用Microsoft SQL krver建立一個存儲噪聲監測數據的數據庫；其中顯示模塊采用Visual C++編寫實現噪聲監測數據實時顯示的功能；其中閾值判斷模塊采用Visual C++編寫實現對噪聲監測數據是否超出警戒閾值上限的判斷；其中報警模塊采用HXD蜂鳴器發出蜂鳴的方式提醒監本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種基于ＺｉｇＢｅｅ技術的環境噪聲無線實時監測系統，其特征在于：包括噪聲監測控制裝置和一個以上終端噪聲監測裝置，所述噪聲監測控制裝置包括依次電連接的第一ＺｉｇＢｅｅ通信模塊、串口通信模塊和監測報警模塊，所述監測報警模塊包括數據存儲模塊、閾值判斷模塊、報警模塊和顯示模塊，所述數據存儲模塊、閾值判斷模塊和報警模塊依次連接，所述顯示模塊與數據存儲模塊連接；所述串口通信模塊與所述數據存儲模塊連接；所述終端噪聲監測裝置包括電源模塊以及依次電連接的聲／電信號轉換模塊、信號調理模塊、模擬／數字轉換模塊、數字噪聲信號處理模塊和第二ＺｉｇＢｅｅ通信模塊，所述電源模塊分別與聲／電信號轉換模塊、信號調理模塊、模擬／數字轉換模塊、數字噪聲信號處理模塊和第二ＺｉｇＢｅｅ通信模塊電連接；所述第一ＺｉｇＢｅｅ通信模塊與第二ＺｉｇＢｅｅ通信模塊通過無線通信方式連接。

【技術特征摘要】
1. 一種基于ZigBee技術的環境噪聲無線實時監測系統，其特征在于包括噪聲監測控制裝置和一個以上終端噪聲監測裝置，所述噪聲監測控制裝置包括依次電連接的第一 ZigBee通信模塊、串口通信模塊和監測報警模塊，所述監測報警模塊包括數據存儲模塊、 閾值判斷模塊、報警模塊和顯示模塊，所述數據存儲模塊、閾值判斷模塊和報警模塊依次連接，所述顯示模塊與數據存儲模塊連接；所述串口通信模塊與所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝立，葛浩宇，葉兆雄，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：86