基于无线传感器技术的水环境监测系统设计与开发.pdf

摘要 摘 要 水是生命之源，人类社会的发展离不开水资源的支持，但是在人类社会不断 发展的过程中，由于工业化程度的不断加深，环境污染问题日渐严峻。尤其是水 环境，受到了不同程度的破坏，既影响着人类社会的可持续发展，又威胁着人们 的生命安全，因此有必要加强水资源保护，实现生态型社会发展模式的转变。要 加强水资源的保护，便需要及时发现水环境污染情况，以便做出应对措施，为此 需要对水环境实时监测。而传统的水环境监测方式成本较高，存在较大的局限性， 特别是在经济基础薄弱的地区，传统的自动化通信式的水环境监测方式并不适 用，因此需要对水环境监测方式进行更新和优化，以更好地保护水环境，实现农 村生态环境的可持续化，保障人们的用水安全。 本研究以无线传感器网络技术为突破口，以环境监测理论、无线传感网络理 论和Zigbee 技术理论为支撑，在了解水环境监测需求以及功能需求的基础上确 定高性能性、软件化、抗干扰性、扩展性的设计原则，以满足数据采集和数据收 集与分析两大功能需求。整个系统以CC2530 芯片作为传感器节点的主要构成， 并使用比较稳定2.4GHz 射频数据作为传输方式，采用TinyOS操作系统构建基 于无线网络传感器的水环境监测系统，建立了基于 Web 系统的环境监测系统平 台，可以将数据进行汇总和分析后的结果进行统计和汇总，便于阅读和查看，并 在最后在进行测试和调试，证明了该系统的可行性和实用性。为提高水环境监测 水平，实现预防水质污染、增强水环境保护能力的提供借鉴。其主要成果如下： 1 Zigbee （）完成了水环境监测系统设计，包括系统框架设计、 网络结构设 计、数据收集系统设计等，有助于进一步完善现阶段水环境监测系统的设计框架， 提高水环境监测系统的长效性和持续性。 2 NL-OGA （）基于遗传算法、三边定位算法、 定位算法构建了水环境监测 无线传感网络节点定位算法，使得水环境监测系统所采集到的结果更加精确，更 有助于判断水环境的具体情况，采取后续措施。 3 Zigbee （）实现了水环境监测系统的测试与应用，验证基于 无线传感技术 的水环境无线传感网络监测系统的可行性，使得水环境监测更加便捷，降低了区 域范围内水环境监测系统的硬件成本，有助于水环境监测系统的普及。 I 插图索引 插图索引 图1 无线传感网络结构图······························································8 2 ···············································9 图 无线传感器网络节点的四大模块 3 ·····················································10 图 无线传感器网络协议模型图 图4 Zigbee 网络拓扑结构图···························································13 6 ························································21 图 水环境监测系统框架设计 7 ··········································