基于FPGA和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水處理監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf

1、科技的進(jìn)步推動著社會各行業(yè)的快速發(fā)展，在環(huán)境和水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域，以水處理監(jiān)控系統(tǒng)為代表的監(jiān)測控制系統(tǒng)也一步步走向智能化、無人化、遠(yuǎn)程控制化的道路。優(yōu)異的信息處理性能，靈活性開發(fā)策略和持續(xù)下降的使用成本使得本存在于高端數(shù)字處理領(lǐng)域FPGA迅速進(jìn)入環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。FPGA龐大的內(nèi)部資源和豐富的管腳使得系統(tǒng)能靈活的進(jìn)行功能擴(kuò)展和性能升級，所以FPGA是信息監(jiān)測和系統(tǒng)控制的理想平臺。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為融入無線通訊，傳感器技術(shù)和計算處理技術(shù)的新型網(wǎng)絡(luò)，

2、它的引入打破了傳統(tǒng)使用DCS/FCS技術(shù)的水處理監(jiān)控系統(tǒng)的使用限制，使得整個系統(tǒng)能夠工作在更加復(fù)雜的工作環(huán)境中。
　　本研究主要是對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的水處理監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，將基于PLC的傳統(tǒng)子站改造成基于FPGA和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息處理和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對水處理工藝過程的監(jiān)測與控制。整個系統(tǒng)可分為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和FPGA電路兩部分，其中傳感器網(wǎng)絡(luò)部分作為研究重點，在傳感器場實現(xiàn)對水處理過程中溫度、濁度和PH值信息采集后，還通過實驗研究了

3、保證終端節(jié)點發(fā)送信息到中心節(jié)點的可靠性的工作區(qū)域。對于多個傳感器場，將不同種類的場隔離，使它們之間沒有共享的路由節(jié)點，避免了協(xié)調(diào)器節(jié)點調(diào)節(jié)某場終端節(jié)點時對其他場的造成影響。查詢傳感器采集的信息時，采用分布式查詢處理可大幅減低冗余信息，提高系統(tǒng)性能，在實驗中冗余信息量減少了89.11％；FPGA部分主要設(shè)計了與傳感器網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器節(jié)點進(jìn)行信息通訊的通訊接口，與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流的接口和顯示傳感器網(wǎng)絡(luò)中及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中信息的附屬觸控界面