分布式水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、河流湖泊不僅提供人類生產(chǎn)生活所需的水資源和豐富的水產(chǎn)品，同時協(xié)調(diào)區(qū)域降水、改善氣候環(huán)境。伴隨著生產(chǎn)力提高，人口增加，水文生態(tài)不斷受到破壞。對水環(huán)境進行監(jiān)測，既可實時掌握水質狀況，實現(xiàn)水體污染預警，又可為水文環(huán)境研究與保護提供可靠的數(shù)據(jù)。
　　由于河流湖泊地理位置多為偏遠，水域面積廣闊，且能源供給不便。傳統(tǒng)的水質監(jiān)測多為人工采集參數(shù)，實時性低，成本高。針對此類問題，將無線傳感網(wǎng)技術（ZigBee模塊），3G（WCDMA）技術，傳感器

2、以及太陽能供電系統(tǒng)相結合，設計了分布式在線水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，解決了野外水環(huán)境監(jiān)測中的能量供給和分布式參數(shù)采集、無線遠程傳輸?shù)葐栴}。論文的豐要研究內(nèi)容如下:
　　首先，考慮到水域位置多處于野外偏遠處、水域面積大等因素，提出了由傳感采集節(jié)點、3G網(wǎng)關節(jié)點和服務器構成的無線傳感網(wǎng)對水環(huán)境進行在線監(jiān)測系統(tǒng)方案。由于監(jiān)測區(qū)域缺少現(xiàn)成的供電線路，系統(tǒng)采用太陽能板與鋰電池組成綠色能源系統(tǒng)，以保證野外監(jiān)測系統(tǒng)的能量供給。傳感采集節(jié)點與3G網(wǎng)關節(jié)點（

3、協(xié)調(diào)節(jié)點）通過星型自組傳感網(wǎng)進行短距數(shù)據(jù)傳輸，3G網(wǎng)關節(jié)點通過WCDMA網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)服務器進行遠程無線通信。
　　其次，設計了數(shù)據(jù)采集節(jié)點和3G網(wǎng)關節(jié)點。硬件設計包括氨氮、pH、濁度、溶解氧等五種水質參數(shù)傳感器檢測電路及接口電路、采集節(jié)點處理器CC2430和射頻前端CC2591電路;3G網(wǎng)關處理器MSP430外圍電路、3G(WCDMA)模塊EM770W電路以及太陽能供電系統(tǒng)電路。軟件設計包括無線傳感網(wǎng)節(jié)點組網(wǎng)及數(shù)據(jù)傳輸設計，多路傳感

4、器的驅動軟件設計，3G網(wǎng)關通信設計等。
　　最后，對監(jiān)測系統(tǒng)進行測試分析。其各水質監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足國家水質監(jiān)測精度并結合國家水質標準分析了被監(jiān)測區(qū)域的水體狀況;運用標準溶解氧檢測儀對系統(tǒng)的DO傳感器進行數(shù)據(jù)校準;傳感節(jié)點組網(wǎng)迅速、穩(wěn)定，通信距離可達250m，節(jié)點的月丟包率低于4％。系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，滿足設計要求，實現(xiàn)了分布式水環(huán)境遠程監(jiān)測功能，具有區(qū)域分布監(jiān)測，遠程傳輸，節(jié)能環(huán)保，成本低廉等特點，可推廣到其它場合用于大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測、大