基于FPGA的空气质量监测传感器网络的研究与设计的任务书.docx

基于FPGA的空气质量监测传感器网络的研究与设计的任务书
一、选题背景及意义
随着城市化进程的加快，大气污染问题日益显著，空气质量监测成为了重要的环境保护工作之一。传统的空气质量监测系统一般采用中央化的方式，即通过一些传感器在城市中部署，通过传输设备将数据发送到中央服务器进行处理。这种中央化的方案虽然能够实现全面监测，但是存在数据延迟和通信负载过大的弊端。
随着物联网技术的发展，分布式的传感器网络成为了空气质量监测的新方向。分布式的传感器网络能够实现实时监测并自动采集数据，同时与中央服务器连接，实现数据的实时传输和共享。因此，基于FPGA的分布式空气质量监测传感器网络的设计和研究具有重要的实际意义。
二、研究目标和研究内容
目标：本课题旨在通过基于FPGA技术的空气质量监测传感器网络的研究和设计，实现高效、实时、精准的空气质量监测系统。
内容：
1.设计低功耗、可扩展的传感器节点，并利用多种传感器实时监测大气环境的相关参数。
2.基于ZigBee或WiFi等无线通信协议，建立传感器节点之间的通讯协议，并与中央服务器进行通讯，实现数据的实时传输和共享。
3.设计基于FPGA的控制电路，实现传感器节点的精准控制和数据处理。
4.针对空气质量监测的数据，设计高效的数据处理算法，实现数据的实时处理和分析。
5.设计完整的网络拓扑结构，实现空气质量监测传感器网络的自主组网和管理。
三、研究方法与技术路线
方法：本研究采用实验研究法、理论探讨法和仿真实验相结合的方式，实现基于FPGA的空气质量监测传感器网络的研究与设计。
技术路线：
1.研究分析空气质量监测传感器网络的相关技术及标准。
2.设计低功耗、可扩展的传感器节点。
3.建立基于ZigBee或WiFi等无线通信协议的传感器节点通讯协议，并实现数据实时传输和共享。
4.设计基于FPGA的控制电路，实现传感器节点的精准控制和数据处理。
5.研究和设计针对空气质量监测数据的高效处理算法。
6.设计完整的网络拓扑结构，实现空气质量监测传感器网络的自主组网和管理。
7.进行相关模拟实验和实际应用测试，评估网络的性能和可靠性。
四、进度安排
第一阶段：
1.建立研究团队，明确任务书，制定研究计划，整理相关文献资料。时间：1周。
2.分析空气质量监测传感器网络的相关技术及标准，确定研究方向和目标。时间：2周。
第二阶段：
1.设计低功耗、可扩展的传感器节点，实现环境参数的实时监测。时间：4周。
2.设计基于ZigBee或WiFi等无线通信协议的传感器节点通讯协议，并实现数据实时传输和共享。时间：4周。
第三阶段：
1.设计基于FPGA的控制电路，实现传感器节点的精准控制和数据处理。时间：4周。
2.设计针对空气质量监测数据的高效处理算法。时间：4周。
第四阶段：
1.设计完整的网络拓扑结构，实现空气质量监测传感器网络的自主组网和管理。时间：4周。
2.进行相关模拟实验和实际应用测试，评估网络的性能和可靠性。时间：2周。
五、预期成果与参考文献
预期成果：
1.基于FPGA的空气质量监测传感器网络系统。
2.空气质量监测传感器节点及管理系统。
3.空气质量监测数据处理算法。
4.空气质量监测传感器网络运行测试报告。
参考文献：
1.张志勇.基于FPGA的空气质量监测传感器网络的设计与实现[J].硕士论文,2014.
2.李迎松.基于FPGA的空气质量监测系统设计[J].农政论坛,2015.
3.高小红.基于ZigBee的空气质量传感网络设计[J].电子街,2016.
4.陈凯.基于FPGA的数据处理算法研究[J].学术论坛,2017.
5.汪雪峰.无线传感器网络环境参数监测系统设计[J].计算机应用与软件,2018.