图解3D环境监测及评估系统的原理和设计实现

1.概述

1.1文档说明

本设计文档作为“基于AVR32及Labview的3D环境监测及评估系统”的计划书，为项目开展的依据。也作为项目的说明。

1.2项目背景

本项目希望以AVR微控制器作为基础，配合Atmel公司所公开Zigbee协议栈，对现有的绿地进行全方位的数据采集工作，摒弃原先陈旧且缺乏合理性的绿化覆盖面积标准，而是采用3维立体坐标的方式，测量出每一小块区域各环境参数值的具体数值，绘出3D图像，以立体的环境改善状况作为分析绿地使用价值的有效指标，并通过测试所得的数据，指导根据不同区域的环境特征建立最为合适并具积极效果的绿化设施。

本项目也将能够实现对于各项复杂的环境数据的统一数据采集工作，例如对温湿度、可吸入颗粒物、臭氧含量等指标的实时测量，最终建立三维坐标模型，立体反应绿地内各类环境指标，再与植物模型相互结合，建立三维绿化效率模型，达到合理有效监测城市绿地中不同植物对于改善人类居住条件的具体作用，实现城市绿地建设效率的最优化。

从上面两幅图片可以看出，同样的一片绿地，由于各处种植的植物不用，其氧气含量也可能有着巨大的区别，因此盲目追求绿地面积是不合理的，只有从三维的视野来看待绿地的效益，才是有效绿地评估方法。

1.3项目整体计划

1.熟悉AVR以及Zigbee无线传感网络的应用环境与编程语言 。

2.对于课题进行进一步探讨，分析总结出完成课题目标所需要采集以及推算得出的相关数据 。

3.在明确目的以及大致方式的基础上进一步规划系统结构，由理论上得出详细可行的系统框图。

4.首先进行Zigbee无线传感网络的程序攻关，即设计出理论上具备数据采集能力的无线传感网络程序，通过计算得出合理的传感分布点。

5.配合Zigbee的研发进而开始AVR处理器的程序研发，作为汇总Zigbee数据的终端，完善AVR处理器的作用 。

6.实际应用，完成通过Zigbee无线传感器网络接收的数据由AVR微处理器汇总显示的功能，并以此为基础进行系统调制 。

7.进一步完善微处理器的数据处理功能，使其具备以数据为基础进行绘图、分析的高阶能力 。

1.4项目特色说明

过去，一个城市的环保水平常常都会以这样一个指标——“绿化覆盖率”来衡量，于是，我们见到了身边迅速崛起的绿地公园、人造湖泊，然而，是否这样简单的堆砌“绿色”就是真正的环保健康呢？答案显然是否定的。众所周知，大量种植绿色植物的初衷在于通过绿色植物的光和效应吸收空气中的二氧化碳以净化空气质量，然而随之而来的问题就是——是否所有的绿色植物都具有相同的环保功能呢？显然并非如此。因此，与其盲目地建造绿地，不如合理、有效地针对不同区域的环境情况有目的性地搭配植物种类，因此如何对绿化环境中不同区域的环境参数进行感知与数据采集就显得尤为重要，这就是本项目的立题背景。