分布式水環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng).pdf

1、河流湖泊不僅提供人類生產(chǎn)生活所需的水資源和豐富的水產(chǎn)品，同時(shí)協(xié)調(diào)區(qū)域降水、改善氣候環(huán)境。伴隨著生產(chǎn)力提高，人口增加，水文生態(tài)不斷受到破壞。對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，既可實(shí)時(shí)掌握水質(zhì)狀況，實(shí)現(xiàn)水體污染預(yù)警，又可為水文環(huán)境研究與保護(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)。
　　由于河流湖泊地理位置多為偏遠(yuǎn)，水域面積廣闊，且能源供給不便。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)多為人工采集參數(shù)，實(shí)時(shí)性低，成本高。針對(duì)此類問題，將無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)（ZigBee模塊），3G（WCDMA）技術(shù)，傳感器

2、以及太陽(yáng)能供電系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了分布式在線水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決了野外水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的能量供給和分布式參數(shù)采集、無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸?shù)葐栴}。論文的豐要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，考慮到水域位置多處于野外偏遠(yuǎn)處、水域面積大等因素，提出了由傳感采集節(jié)點(diǎn)、3G網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器構(gòu)成的無(wú)線傳感網(wǎng)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。由于監(jiān)測(cè)區(qū)域缺少現(xiàn)成的供電線路，系統(tǒng)采用太陽(yáng)能板與鋰電池組成綠色能源系統(tǒng)，以保證野外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的能量供給。傳感采集節(jié)點(diǎn)與3G網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)（

3、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)）通過星型自組傳感網(wǎng)進(jìn)行短距數(shù)據(jù)傳輸，3G網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過WCDMA網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線通信。
　　其次，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和3G網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。硬件設(shè)計(jì)包括氨氮、pH、濁度、溶解氧等五種水質(zhì)參數(shù)傳感器檢測(cè)電路及接口電路、采集節(jié)點(diǎn)處理器CC2430和射頻前端CC2591電路;3G網(wǎng)關(guān)處理器MSP430外圍電路、3G(WCDMA)模塊EM770W電路以及太陽(yáng)能供電系統(tǒng)電路。軟件設(shè)計(jì)包括無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)，多路傳感

4、器的驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)，3G網(wǎng)關(guān)通信設(shè)計(jì)等。
　　最后，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析。其各水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)精度并結(jié)合國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分析了被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水體狀況;運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)溶解氧檢測(cè)儀對(duì)系統(tǒng)的DO傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn);傳感節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)迅速、穩(wěn)定，通信距離可達(dá)250m，節(jié)點(diǎn)的月丟包率低于4％。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了分布式水環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，具有區(qū)域分布監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程傳輸，節(jié)能環(huán)保，成本低廉等特點(diǎn)，可推廣到其它場(chǎng)合用于大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、大