圖解3D環(huán)境監(jiān)測及評估系統(tǒng)的原理和設(shè)計實現(xiàn)

1.概述

1.1文檔說明

本設(shè)計文檔作為“基于AVR32及Labview的3D環(huán)境監(jiān)測及評估系統(tǒng)”的計劃書，為項目開展的依據(jù)。也作為項目的說明。

1.2項目背景

本項目希望以AVR微控制器作為基礎(chǔ)，配合Atmel公司所公開Zigbee協(xié)議棧，對現(xiàn)有的綠地進行全方位的數(shù)據(jù)采集工作，摒棄原先陳舊且缺乏合理性的綠化覆蓋面積標(biāo)準(zhǔn)，而是采用3維立體坐標(biāo)的方式，測量出每一小塊區(qū)域各環(huán)境參數(shù)值的具體數(shù)值，繪出3D圖像，以立體的環(huán)境改善狀況作為分析綠地使用價值的有效指標(biāo)，并通過測試所得的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)根據(jù)不同區(qū)域的環(huán)境特征建立最為合適并具積極效果的綠化設(shè)施。

本項目也將能夠?qū)崿F(xiàn)對于各項復(fù)雜的環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集工作，例如對溫濕度、可吸入顆粒物、臭氧含量等指標(biāo)的實時測量，最終建立三維坐標(biāo)模型，立體反應(yīng)綠地內(nèi)各類環(huán)境指標(biāo)，再與植物模型相互結(jié)合，建立三維綠化效率模型，達到合理有效監(jiān)測城市綠地中不同植物對于改善人類居住條件的具體作用，實現(xiàn)城市綠地建設(shè)效率的最優(yōu)化。

從上面兩幅圖片可以看出，同樣的一片綠地，由于各處種植的植物不用，其氧氣含量也可能有著巨大的區(qū)別，因此盲目追求綠地面積是不合理的，只有從三維的視野來看待綠地的效益，才是有效綠地評估方法。

1.3項目整體計劃

1.熟悉AVR以及Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境與編程語言 。

2.對于課題進行進一步探討，分析總結(jié)出完成課題目標(biāo)所需要采集以及推算得出的相關(guān)數(shù)據(jù) 。

3.在明確目的以及大致方式的基礎(chǔ)上進一步規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由理論上得出詳細可行的系統(tǒng)框圖。

4.首先進行Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的程序攻關(guān)，即設(shè)計出理論上具備數(shù)據(jù)采集能力的無線傳感網(wǎng)絡(luò)程序，通過計算得出合理的傳感分布點。

5.配合Zigbee的研發(fā)進而開始AVR處理器的程序研發(fā)，作為匯總Zigbee數(shù)據(jù)的終端，完善AVR處理器的作用 。

6.實際應(yīng)用，完成通過Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)由AVR微處理器匯總顯示的功能，并以此為基礎(chǔ)進行系統(tǒng)調(diào)制 。

7.進一步完善微處理器的數(shù)據(jù)處理功能，使其具備以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行繪圖、分析的高階能力 。

1.4項目特色說明

過去，一個城市的環(huán)保水平常常都會以這樣一個指標(biāo)——“綠化覆蓋率”來衡量，于是，我們見到了身邊迅速崛起的綠地公園、人造湖泊，然而，是否這樣簡單的堆砌“綠色”就是真正的環(huán)保健康呢？答案顯然是否定的。眾所周知，大量種植綠色植物的初衷在于通過綠色植物的光和效應(yīng)吸收空氣中的二氧化碳以凈化空氣質(zhì)量，然而隨之而來的問題就是——是否所有的綠色植物都具有相同的環(huán)保功能呢？顯然并非如此。因此，與其盲目地建造綠地，不如合理、有效地針對不同區(qū)域的環(huán)境情況有目的性地搭配植物種類，因此如何對綠化環(huán)境中不同區(qū)域的環(huán)境參數(shù)進行感知與數(shù)據(jù)采集就顯得尤為重要，這就是本項目的立題背景。