面向水環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).pdf

1、水環(huán)境由地表水環(huán)境與地下水環(huán)境組成，包括河流、湖泊、水庫、海洋、沼澤、冰川、泉水、淺層和深層地下水等。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水環(huán)境污染和破壞日益嚴(yán)重，水環(huán)境監(jiān)測(cè)作為水資源管理和水環(huán)境污染控制的主要手段之一，正在發(fā)揮不可替代的作用。現(xiàn)有的水環(huán)境監(jiān)測(cè)手段主要有四種：1)人工采樣，實(shí)驗(yàn)室分析，2)監(jiān)控中心和多個(gè)監(jiān)測(cè)子站組成的分布式水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3)遙感監(jiān)測(cè)4)水生物監(jiān)測(cè)。但是，由于我國幅員遼闊，水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)分散，僅依靠現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)站和監(jiān)

2、測(cè)技術(shù)不能滿足連續(xù)、動(dòng)態(tài)、宏觀、快速監(jiān)測(cè)水環(huán)境的要求，也滿足不了及時(shí)、準(zhǔn)確地做出水環(huán)境質(zhì)量預(yù)報(bào)的要求。因此，需要研究和開發(fā)實(shí)時(shí)、快速、宏觀、準(zhǔn)確的水環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，更加全面準(zhǔn)確地反映水環(huán)境的變化情況，減少水質(zhì)污染。
　　 針對(duì)現(xiàn)有水環(huán)境監(jiān)測(cè)手段的不足之處，本文把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，設(shè)計(jì)并制作了面向水環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。該監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可以應(yīng)用于各種不同的復(fù)雜水域監(jiān)測(cè)中，可廣泛分布于待測(cè)水域中，對(duì)水環(huán)境

3、的PH，DO和溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行長期實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。節(jié)點(diǎn)之間通過ZigBee無線通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并最終通過ZigBee無線通信技術(shù)把水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集到基站上，再由基站通過GPRS無線通信技術(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心。由該監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組成的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有成本低，功耗小，對(duì)水環(huán)境影響小，部署便捷，靈活適應(yīng)各種水域的特點(diǎn)。由于使用了ZigBee無線通信技術(shù)，使得監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)具有智能化、低功耗、短延時(shí)、大容量、高可靠性和自組網(wǎng)的特點(diǎn)。能夠適應(yīng)各種水域的

4、復(fù)雜水質(zhì)情況的監(jiān)測(cè)。
　　 本文研究了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee協(xié)議，分析其組成結(jié)構(gòu)，掌握其原理并應(yīng)用在監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)開發(fā)中，設(shè)計(jì)和制作面向水環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。該監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)使用TI公司的16位低功耗單片機(jī)MSP430F1611作為核心處理器，配合可擴(kuò)展的多路輸入水質(zhì)參數(shù)變送器，以及基于CC2430的ZigBee無線通信模塊，可在線監(jiān)測(cè)水體的PH、DO和溫度參數(shù)。監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)完成后，分別對(duì)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的