圖解3D環(huán)境監(jiān)測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1.5項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

該項(xiàng)目最大的創(chuàng)新之處在與顛覆了人們長期以往對(duì)于綠地建設(shè)效率的陳舊認(rèn)識(shí)，即“唯覆蓋率”論，錯(cuò)誤、盲目地建造綠地，單純地以高覆蓋率為目標(biāo)，如今憑借該項(xiàng)目，我們希望將原先二維的數(shù)據(jù)分布圖轉(zhuǎn)換成三維結(jié)構(gòu)的立題數(shù)據(jù)，即將不同區(qū)域的環(huán)境特性考慮在內(nèi)，并且針對(duì)不同的綠化種類綜合評(píng)價(jià)其綠化效果，其中也將包括對(duì)空氣質(zhì)量、可吸入顆粒物等多種數(shù)據(jù)的采集與評(píng)價(jià)工作。簡而言之，即將“綠化覆蓋率”這一指標(biāo)轉(zhuǎn)化成“單位面積環(huán)境改善率”，立體地對(duì)各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)作出檢測(cè)。

該項(xiàng)目的另一大創(chuàng)新點(diǎn)在于利用無線網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)完成對(duì)一定范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的收集采樣工作。不同于傳統(tǒng)的通過人工觀察的數(shù)據(jù)收集工作，本項(xiàng)目旨在通過以Zigbee與AVR為基礎(chǔ)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對(duì)于綠地的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作，通過在區(qū)域內(nèi)合理放置的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，配合相關(guān)的節(jié)點(diǎn)互聯(lián)程序，對(duì)環(huán)境狀況實(shí)施實(shí)施監(jiān)控，完整地統(tǒng)計(jì)出一段時(shí)間內(nèi)詳實(shí)、全面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過此類手段進(jìn)行環(huán)保方面的探索與創(chuàng)新，在該領(lǐng)域?qū)崒偈状巍?/p>

2.工具

2.1AVR32

AVR32 UC3閃存微控制器擁有內(nèi)置的DSP指令集，并使用三級(jí)管線型Harvard架構(gòu)。該架構(gòu)經(jīng)專門設(shè)計(jì)，可優(yōu)化從片上閃存的取指過程。該微控制是業(yè)內(nèi)首個(gè)將單周期讀/寫SRAM 與一個(gè)直接的CPU接口集成在一起的內(nèi)核，該接口跳過系統(tǒng)總線，以獲得更快的執(zhí)行速度、周期決斷和更低的功耗。

UC3系列微控制器具有 高達(dá)512KB閃存和64KB片上RAM，能夠以業(yè)界最佳的性能/功耗比提供80 Dhrystone MIPS (DMIPS) 的處理性能。例如，新的AVR32 UC3B器件能夠以 60MHz 的速率提供 72 Dhrystone MIPS (DMIPS) 的性能，包括真正的單周期MAC和DSP算法，且在電壓 3.3V下, 電流只有40 mA。UC3B系列MCU的功耗僅低至 1mW/DMIPS，較具有相同功能的其它架構(gòu)低3倍。使用3.3V單電源時(shí)，待機(jī)電流僅為30uA；使用雙電源時(shí) (1.8V/3.3V)，待機(jī)電流低于15uA。

可用的外設(shè)包括以太網(wǎng) MAC、全速 USB 器件和On-the-Go(OTG)，以及一個(gè)外設(shè)DMA 控制器、多層高速總線架構(gòu)、10位ADC、SPI、SSC、雙線接口 (I2C兼容)、UART、通用定時(shí)器、脈寬調(diào)制器(PWM)，以及一整套監(jiān)控功能。

2.2Labview

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動(dòng)有趣。

圖形化的程序語言，又稱為“Ｇ”語言。使用這種語言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。

3.系統(tǒng)及軟件框圖

推薦閱讀：30例經(jīng)典檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)完整解決方案，從實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)