基于FPGA和無(wú)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(dòng)著社會(huì)各行業(yè)的快速發(fā)展，在環(huán)境和水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，以水處理監(jiān)控系統(tǒng)為代表的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)也一步步走向智能化、無(wú)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(kāi)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(cè)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(jí)，所以FPGA是信息監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)控制的理想平臺(tái)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為融入無(wú)線通訊，傳感器技術(shù)和計(jì)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(gè)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(duì)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息處理和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水處理工藝過(guò)程的監(jiān)測(cè)與控制。整個(gè)系統(tǒng)可分為無(wú)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(diǎn)，在傳感器場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水處理過(guò)程中溫度、濁度和PH值信息采集后，還通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了

3、保證終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息到中心節(jié)點(diǎn)的可靠性的工作區(qū)域。對(duì)于多個(gè)傳感器場(chǎng)，將不同種類的場(chǎng)隔離，使它們之間沒(méi)有共享的路由節(jié)點(diǎn)，避免了協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)某場(chǎng)終端節(jié)點(diǎn)時(shí)對(duì)其他場(chǎng)的造成影響。查詢傳感器采集的信息時(shí)，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(shí)驗(yàn)中冗余信息量減少了89.11％；FPGA部分主要設(shè)計(jì)了與傳感器網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)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