面向水環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測節(jié)點設(shè)計.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)測手段主要有四種：1)人工采樣，實驗室分析，2)監(jiān)控中心和多個監(jiān)測子站組成的分布式水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)3)遙感監(jiān)測4)水生物監(jiān)測。但是，由于我國幅員遼闊，水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)點分散，僅依靠現(xiàn)有的監(jiān)測站和監(jiān)

2、測技術(shù)不能滿足連續(xù)、動態(tài)、宏觀、快速監(jiān)測水環(huán)境的要求，也滿足不了及時、準(zhǔn)確地做出水環(huán)境質(zhì)量預(yù)報的要求。因此，需要研究和開發(fā)實時、快速、宏觀、準(zhǔn)確的水環(huán)境動態(tài)監(jiān)測技術(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。
　　 針對現(xiàn)有水環(huán)境監(jiān)測手段的不足之處，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)測中，設(shè)計并制作了面向水環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測節(jié)點。該監(jiān)測節(jié)點可以應(yīng)用于各種不同的復(fù)雜水域監(jiān)測中，可廣泛分布于待測水域中，對水環(huán)境

3、的PH，DO和溫度等數(shù)據(jù)進行長期實時在線監(jiān)測。節(jié)點之間通過ZigBee無線通信協(xié)議進行數(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端數(shù)據(jù)中心。由該監(jiān)測節(jié)點組成的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具有成本低，功耗小，對水環(huán)境影響小，部署便捷，靈活適應(yīng)各種水域的特點。由于使用了ZigBee無線通信技術(shù)，使得監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具有智能化、低功耗、短延時、大容量、高可靠性和自組網(wǎng)的特點。能夠適應(yīng)各種水域的

4、復(fù)雜水質(zhì)情況的監(jiān)測。
　　 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)測節(jié)點開發(fā)中，設(shè)計和制作面向水環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測節(jié)點。該監(jiān)測節(jié)點使用TI公司的16位低功耗單片機MSP430F1611作為核心處理器，配合可擴展的多路輸入水質(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)測水體的PH、DO和溫度參數(shù)。監(jiān)測節(jié)點的軟硬件設(shè)計完成后，分別對監(jiān)測節(jié)點的