基于數據融合的工廠污水無線監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、水是生命之源，對人類的生存和發(fā)展起著至關重要的作用。隨著工業(yè)的進步，工廠污水排放不斷增加，致使水污染情勢日益嚴峻，實現水環(huán)境保護與管理的重要措施之一就是對水環(huán)境進行有效的監(jiān)測和評估。本文分析了當前國內外水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況，針對企業(yè)排污監(jiān)測的特點，將數據融合算法和無線傳感器相結合應用于工廠污水監(jiān)測系統(tǒng)中，提出了基于數據融合的工廠污水無線監(jiān)測系統(tǒng)。本文的主要工作如下:
　　(1)介紹了目前國內外水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的技術水平和研究現狀

2、，綜合無線傳感網絡技術和數據融合算法，提出將數據融合算法和無線傳感網絡相結合應用于工廠污水監(jiān)測系統(tǒng)中。
　　(2)本文以淮安某一氨氮化肥廠為研究對象，設計多層次的數據融合算法，將溫度、PH、氨氮、溶解氧、濁度五個污水參數進行數據融合，評估出污水等級。本文采用分布式檢測結構，分別在數據層、特征層、決策層進行數據融合。數據層采用格拉布斯準則和中位值平均法對單個傳感器多次測量結果進行融合，剔除失真數據，提高測量精度;特征層采用自適應加權

3、算法對監(jiān)測區(qū)域內多個同類傳感器的數據進行融合，以求得該區(qū)域各個參數的一個整體特征值;決策層采用GA-BP神經網絡對五個特征值進行融合得出污水等級。
　　(3)系統(tǒng)硬件電路設計。包括檢測節(jié)點、網關、監(jiān)測中心。各個部分采用模塊化的思想進行設計，檢測節(jié)點包括傳感器模塊和組網通信模塊，傳感器模塊負責對各參數數據的采集，組網通信模塊采用CC2530負責數據的融合和無線收發(fā);網關采用CC2530+STM32+GPRS，CC2530負責組網通信

4、，STM32負責數據融合處理，GPRS負責數據的遠程發(fā)送;監(jiān)測中心采用電腦進行操作，不需要硬件設計。
　　(4)軟件設計。對系統(tǒng)硬件的各個部分進行相應的軟件設計，在檢測節(jié)點處首先采用格拉布斯準則剔除可疑數據，然后利用中位值平均法濾波，提高傳感器采集數據的可靠性和精度;網關處使用自適應加權算法對多個同類傳感器數據進行融合，以得出一個最優(yōu)值;監(jiān)測中心:采用GA-BP神經網絡，首先用遺傳算法去優(yōu)化BP神經網絡，然后將訓練好的GA-BP神