海面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)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(shí)效、多平臺、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。地球海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測陣ARGOS是目前已有的海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，但由于造價(jià)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(jì)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(jià)格低廉、部署方便以及在實(shí)時(shí)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(jī)。

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(jì)算單元和通信模塊的節(jié)點(diǎn)能夠通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，借助于節(jié)點(diǎn)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(diǎn)價(jià)格低廉，能密集部署于大范圍水域中，便于利用節(jié)點(diǎn)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測領(lǐng)域。該系統(tǒng)

3、是一個(gè)無需人工參與、自動實(shí)現(xiàn)海面環(huán)境信息采集、數(shù)據(jù)庫的信息導(dǎo)入、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息展示的信息監(jiān)測系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)近海長期部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)場，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)所在位置的溫度、光照和節(jié)點(diǎn)間的信號強(qiáng)度情況。獲取的觀測數(shù)據(jù)均實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)信息發(fā)布子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)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(jì)，然后描述了各個(gè)子模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)與實(shí)現(xiàn)以及GPS部署定位等。最后，本文分析了系統(tǒng)在實(shí)地部署過程中所遇到的關(guān)鍵問題即節(jié)點(diǎn)的節(jié)能問題，通過分析TelosB節(jié)點(diǎn)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(yàn)證了其在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中的