基于ZigBee的区域环境核辐射监测系统

摘要

核辐射环境监测已经成为一个重要的环境问题。核辐射恐怖事件、核辐射军事战争以及核泄露等迫使各国必须建立有效地核辐射环境监测平台。从区域环境核辐射监测的角度出发，建立一个科学、可靠的无线传感器监测网络，研究沾染区的核辐射情况，对及时准确地掌握核辐射状况、核事故应急防护、降低核事故发生率以及确保核安全具有重大的现实意义。
　　本课题从区域环境核辐射监测方面着手，采用ZigBee无线技术，设计基于ZigBee无线传感网络的区域环境核辐射监测系统。首先，针对无线传感网络低功耗和低成本的要求，深入分析无线传感器网路架构和ZigBee协议，设计适用于核辐射环境监测的网络拓扑；其次，选取JN5121模块作为ZigBee无线传感器的核心，构建网络硬件平台；再者，重点研究了接收机制、数据发送、网路节点间的协调、网络结构和动态网路管理，并对所构建的ZigBee无线环境监测网络进行软件开发。最后，对系统进行软硬件调试和性能测试。该系统能够实时测量数据，有效地显示现场γ辐射的剂量率，实现远程控制、现场调控、安防报警以及环境监测等功能。
　　该区域环境核辐射监测系统具有较好的推广应用价值，通过核放射性元素剂量检测，能够实际准确地提供核辐射信息，为启动应急防护以及确保和安全提供了可靠的数据基础，同时为区域环境核辐射监测提供了一套实用的解决方法。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 无线传感器网络的研究现状

1.3 Zigbee技术及其研究现状

1.4 环境核辐射监测的研究现状

1.5 本文的结构和内容安排

第2章 基于ZigBee的无线传感器网络概述

2.1 无线传感器网络概念简介

2.2 无线传感器网络结构

2.3 ZigBee技术标准

第3章 核辐射监测系统的整体设计

3.1 系统总体设计

3.2 放射性核素剂量的评价指标选取

3.3 系统采用的传感器

3.4 无线传输技术路线与分析

第4章 核辐射监测系统的硬件设计

4.1 系统硬件结构总体设计

4.2 系统网络节点的硬件设计

4.3 ZigBee核心模块设计

4.4 节点外围电路的设计与实现

第5章 核辐射监测系统的软件设计

5.1 系统软件总体设计

5.2 基于JN5121的ZigBee网络软件设计

5.3 监控系统网络管理程序的开发

5.4 监控系统数据传输程序的开发

5.5 监控系统低功耗设计

5.6 监控主机端程序开发

第6章 核辐射监测系统的实现与性能测试

6.1 核辐射监测系统的实现

6.2 核辐射监测系统的调试

6.3 核辐射监测系统的性能测试

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

结束语

参考文献

附录A ZigBee无线传感器硬件电路图

附录B 监控主机硬件电路图

附录C 电源供电线路图

附录D RS-232电路图