国内外研究现状及发展趋势
北京市朝阳区一氧化碳预警系统是国内气体传感器检测 气体的一个物联网的特例。该系统通过在房屋内安装监控探 测器和无线传输模块 3 万只，对空气中的一氧化碳浓度进行 24小时实时监控。2010年春节期间，各监控中心共收到一氧 化碳浓度超标报警信息 194 例，所有报警全部按照既定流程 进行了及时处置，通过防手段减少人防工作量，提高对一氧 化碳中毒事件的防控水平，有效确保了百生安居乐业、社会 安全稳定。
国内外研究现状及发展趋势
煤炭科学研究总院重庆研究院研发的 GTH500(B) 型一 氧化碳传感器。该检测仪主要用于监测煤矿井下环境气体中 一氧化碳的浓度，能在具有瓦斯或煤尘爆炸等危险恶劣的环 境中对煤的自燃等各种内、外因造成的火灾实现就地监测和 遥测。它采用高性能进口电化学原理的气体传感器 7E/F( 英 国CITY)，在整个硬件软件设计中，采取多种抗干扰措施， 满足国家相关标准的电磁兼容要求，具有性能稳定、测量精 度高、响应速度快、故障自检、结构坚固、易使用易维护等 特点。
无线传感器网络气体监测系统的研究 与设计
目录
一 二 三 四 五 六 七 八 选题的依据和意义 国内外现状及发展趋势 研究内容 准备工作情况和主要工作措施 工作计划 预期成果 难点和创新点 参考文献
一 选题的依据和意义
煤田火区治理是一个世界性难题，在全球范围内除了南 极洲以外，其他几大洲都存在地下煤火现象。美国、印度等 国家同样受到煤田自燃引发灾害的困扰。我国煤田火区主要 分布在新疆、宁夏和内蒙古。这三个自治区的煤炭储量约占 全国储量的80％以上，可是这些地区又是全国煤田火灾最为 严重的省区。据有关部门估算，这3个自治区潜在燃烧面积 多达 720 平方公里，燃烧的煤火每年破坏煤炭资源多达 2 亿 吨，燃烧时排放出大量的有毒有害气体严重地污染了大气环 境，在对流层会形成大范围的酸雨，并可能破坏臭氧层，给 当地的自然环境和人民生活带来很大的威胁。
三 研究内容
研究内容主要分为以下五个方面： 1.有害气体监测系统设计总体方案； 2.无线气体传感器网络组网； 3.节点软硬件设计； 4.气体检测模块研究； 5.监测控制中心管理系统设计
1.有害气体监测系统设计总体方案
气体监测系统网络拓扑结构 无线气体 传感器网 络 网关
NO2 CO CO2
SO2
气体检测仪器的发展方向
气体传感器的研究涉及面广、难度大，属于多学科交叉的 研究内容。气体传感器智能化是其发展的必由之路。智能气体 传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号 处理技术、电路与系统、传感技术、神经网络技术、模糊理论 等多学科综合技术的基础上得到发展。气敏材料的开发和根据 不同原理进行检测器结构的合理设计一直受到研究人员的关注。 未来气体传感器的发展也将围绕这两方面展开工作。 目前仿生气体传感器也在研究中。警犬的鼻子就是一种灵 敏度和选择性都非常好的理想气敏传感器，结合仿生学和传感 器技术研究类似狗鼻子的“电子鼻”将是气体传感器发展的重 要方向之一。
选题的依据和意义
往往煤田有多处自燃着火区，不可能同时去灭火，因此可 根据着火点空气污染的严重程度来决定优先灭火。在煤田着火 区域密集布设无线传感器网络气体监测节点可以实时地远程监 测的有害气体排放的情况，这充分体现了无线传感器网络的特 点。监测人员不用到现场也可监测气体排放情况，保护了监测 人员的安全，为进一步治理当地的空气污染提供依据，最终达 到保护空气环境、节能减排的目的。 节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。我国“十 一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗 降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。
国内外研究现状及发展趋势
M40•M 煤矿专用4气体检测仪：首家获得煤安MA认证 ， 锂电池可连续工作18小时，超大LCD显示，75小时数据记 录 ， 5 0 英尺 远 程 采样 ， 可 检测 氧 气 （ O 2 ） 、 甲烷 气 体 （CH4）、一氧化碳 (CO)、硫化氢（H2S）。 T40 单气体检测仪，使用普通5号电池，容易更换，翻盖 标定罩，美国专利，标定简便，重量轻、体积小，获得中国 煤安MA认证，超大LCD液晶显示屏能清晰的读出气体浓度、 种类、峰值和高、低浓度报警水平，可检测HS或CO。
CO CO2
NOInΒιβλιοθήκη ernet网络 移动网络CO2 NO
CO NO2 SO2
监测控制 中心
监测人员
NO2 CO CO2
无线气体 传感器网 络
气体传感器节点 汇聚节点
有害气体监测系统设计总体方案
用于煤田火区空气环境监测系统的网络拓扑结构如图所示。 这是一个层次型网络拓扑结构，最左边为部署在实际监测环境 中的传感器节点组成的网络，往右依次为移动网络、网关，最 终连接到Internet网。为获得准确的数据，传感器节点的部署 密度往往很大，并且可能部署在若干个不相邻的监控区域内， 从而形成多个传感器网络；传感器节点将感应到的数据传送到 转发节点，再由转发节点发送到汇聚节点sink，汇聚节点负责 将数据经移动网发送到网关上。
二 国内外研究现状及发展趋势
国外在气体检测仪的研究主要集中在气体传感器的气敏 材料的创新以及复合气体采集的实现上。气体检测仪做成便 携式的和固定式的两种。现在的气体检测仪多集中于气体传 感器阵列电子鼻系统，可检测多种气体。日本费加罗公司发 明的TGS系列半导体式气体传感器优良的长期稳定性和可靠 性以在全世界获得广泛确认。美国英思科公司（Industrial Scientific Corporation）是全球知名的设计制造和销售工 业 级 便 携式 和 固 定式 有 毒 有害 气 体 检测 仪 的 专业 公 司 。 Industrial Scientific已成为全球坚固可靠的气体监测仪器 (系统)的代名词。
选题的依据和意义
节能减排是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会 的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择； 是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华 民族长远利益的必然要求。 节能减排意义深远，这应该是一项全社会、全球性的自发 行为。我们要保护我们的生存环境，为我们的后代着想，而绝 对不能为了眼前的利益以破坏环境为代价。只有坚持节约发展、 清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。