海面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的進步，當今世界的現(xiàn)代海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)逐步向著高集成度、高時效、多平臺、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實時監(jiān)測系統(tǒng)也應(yīng)運而生。地球海洋學實時觀測陣ARGOS是目前已有的海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，但由于造價高、投放困難等條件的限制，難以滿足海洋科研的數(shù)量要求。而集成了傳感器、嵌入式計算、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信、分布式信息處理等技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其價格低廉、部署方便以及在實時監(jiān)測領(lǐng)域展現(xiàn)出的廣闊應(yīng)用前景，為解決這一難題帶來了契機。

2、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對于海洋監(jiān)測有其特有的優(yōu)勢。集成有傳感器、計算單元和通信模塊的節(jié)點能夠通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，借助于節(jié)點中內(nèi)置的多種傳感器測量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、光等信號，部署方便，無需電纜等基礎(chǔ)設(shè)施支持；傳感器節(jié)點價格低廉，能密集部署于大范圍水域中，便于利用節(jié)點的采集信息空間相關(guān)性獲取更加精確的環(huán)境信息。 我們在近海部署了海面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測系統(tǒng)，成功的將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于海洋環(huán)境實時監(jiān)測領(lǐng)域。該系統(tǒng)

3、是一個無需人工參與、自動實現(xiàn)海面環(huán)境信息采集、數(shù)據(jù)庫的信息導(dǎo)入、實時數(shù)據(jù)信息展示的信息監(jiān)測系統(tǒng)，是世界上第一個近海長期部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗場，可以實時監(jiān)測節(jié)點所在位置的溫度、光照和節(jié)點間的信號強度情況。獲取的觀測數(shù)據(jù)均實時傳輸?shù)秸n題組的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并通過課題組門戶網(wǎng)站向全世界的研究者開放。 本系統(tǒng)主要由3大子系統(tǒng)構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)與實時信息發(fā)布子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)分別負責監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、信息的傳輸處理、數(shù)據(jù)資

4、源共享與信息服務(wù)功能。 本文首先給出了系統(tǒng)的概要設(shè)計，然后描述了各個子模塊的詳細設(shè)計與實現(xiàn)，重點介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)，包括海面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件制作與封裝、軟件環(huán)境安裝與配置、nesC程序設(shè)計與實現(xiàn)以及GPS部署定位等。最后，本文分析了系統(tǒng)在實地部署過程中所遇到的關(guān)鍵問題即節(jié)點的節(jié)能問題，通過分析TelosB節(jié)點硬件及其路由協(xié)議的耗能狀況，提出了基于路由節(jié)能和無線電休眠策略的節(jié)能解決方案，并驗證了其在實際應(yīng)用環(huán)境中的