张金龙——和雾霾说再见

      简介:利用物联网工程技术对空气中的可吸入颗粒的直径进行监测，利用光电传感器将直径小于或等于2.5微米的颗粒记录下来，通过无线传感网进行数据传输，最后将时时传输的数据进行分析整理，呈递给环保部门。

关键字：雾霾、光电传感器、无线传感网、数据分析和整理。

研究意义

随着工业发展，污染日益加重，雾霾随之走进了人们的生活。
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雾霾：是空气中悬浮的大量的微粒和气象条件共同作用的结果。近日黑龙江省、吉林省等地频繁发生雾霾天气，使交通都塞，航班延误，中小学生停课，增加了对人心脑血管的影响，另一方面它影响人的心理，在雾霾天气的影响下人们可能会感到烦躁，郁闷，等抑郁心境，另外有毒颗粒积累将导致人们患癌症，可以看出它对人们生活以及健康的影响，因此我想利用物联网技术，设计一个能够时时监测空气质量的设备，它可以为空气质量部门提供时时监测数据，有效的反馈外部环境的污染程度，在此基础上有关部门采取措施提前预防污染的出现，让雾霾远离我们，真正和雾霾说再见！
研究现状
根据我国的雾霾污染程度出发，相关部门采取了一定的措施，应用物联网技术进行监测环境状况。目前市场上的雾霾监测设备是CLH-2000型空气净化器净化效率检测仪，它是专用于测量空气净化机进出气风口单位体积内尘埃粒子数并根据进出气口尘埃粒子的个数计算出效率的仪器，但它的弊端是必须得人工操作才能记录数据，而且不能进行时时监测。因此我想研究一款可以时时监测空气质量的设备，方便人们的生活。
研究方法
1. 无线传感：利用光电传感器，该传感器的监测原理： 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 。
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。它通常由三部分组成：发射器，接收器，监测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。采用扩散反射型光电开关，它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到信号，输出一个开关信号。使用这种类型的开关可以免除对被测颗粒的直接接触，并且传输的数据更加准确。

另一方面，该设备体积小，成本低，耗电低，检测范围广，反应迅速，便于调整；提到耗电，在外部环境下，安装太阳能电池板，进行储备电量，以保证设备持久运行。光电传感器捕捉到信息后需要通过一种网络进行传输：zigbee无线传感网。

2.利用无线网络zigbee进行网络传输。

Zigbee的基础是IEEE802.15.但IEEE仅处理低级MAC层和物理协议，因此zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和APD进行了标准化。Zigbee是一种崭新的,专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。主要用于近距离无线连接。他有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间次相互协调实现通信，这些传感器只需要少量的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以他们的通信效率非常高。Zigbee是一个最多可由65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，每一个zigbee网络数传的模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，他们之间可以进行相互通信每个网络的节点可以从标准的75米，扩展到几百米甚至几公里。这样组成了庞大的网络节点，可以再任何地点传输数据，并且能够保证数据的完整性。同时zigbee成本比较低，而且它就像一个小型团体一样，当其中一个或几个站点出现故障的话，其它的站点可以取代出现故障的站点，这样就大大减少了麻烦，适合大量的投入，而且zigbee耗电量低，因此在某地域内，建立多个zigbee基站，将光电传感器检测到的信息进行准确传输。

3.数据的处理

将以上传来的数据汇入计算机中，然后进行分析。然后进行数据挖掘，数据挖掘是一个反复迭代的人机交互和处理的过程，历经多个步骤，并且在一些步骤中需要由用户提供决策。总的来说，数据挖掘主要过程 有以下三个阶段组成：数据预处理、数据挖掘和对挖结果的评估与表示。其中每一阶段的输出结果成为下一阶段的输入。

数据预处理主要完成：数据准备、数据选取、数据预处理和数据变换。数据挖掘主要完成：确定数据挖掘的目标、选择算法、数据挖掘。知识评估与表示主要完成：模式评估、知识表示。通过统计数据得出的结论，向有关部门及时传达，做到早发现、早制止，尽量减少污染的产生。

预期效果

通过该传感网络得到的时时数据，有关部门可以采取切实有效的措施，可以对污染的发生进行提前干预，这样就会减少雾霾的产生，同时也会给我们的生活带来极大地便利，没有雾霾，交通事故减少，人们身体健康得到了保障，人们心情变得越来越高兴！

个人资料：
张金龙( 1992.12.10日)男 ，黑龙江省绥化人 .

现就读于：吉林农业大学信息技术学院2013级物联网专业

电话：18946663880

qq:932499572

邮箱：932499572@qq.com

座右铭：世上无难事，只怕有心人！
参考文献

1.《物联网导论》