基于无线传感网络的水中污染物监测系统的设计

发布时间：2017-05-06 07:43

  本文关键词：基于无线传感网络的水中污染物监测系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水是生命之源!现在的人们越来越追求物质生活的享受,而忽略了环境问题对人们的影响。水污染问题是环境问题中的一个重要方面。水源污染将会对人类的生产生活造成很大的影响。为了能够及时获取水中污染物信息,及早判断出水域是否受到污染,我们应该开发出水污染监测的系统,从而能够高效智能化的获取数据。目前来说,采集水中污染物的数据依然以人工采集为主。一些偏远河流的数据采集工作更是难以人工开展,因此,开发出有效的监测系统是我们的当务之急。 随着科学技术的不断发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network)逐步走进人们的视线。基于无线传感网络的应用研究越来越多,涵盖范围也非常广泛,由最初的军事系统的应用逐步渗透的生活中的各个方面,如环境监测、健康管理等。基于无线传感器网络这个背景,本文设计和开发了一套水污染监测的系统,包括长距离和短距离两大通信场景。该系统适用于无人值守、长距离传输等应用环境,以及小范围水域的短距离传输应用环境。 首先,本文阐述了所选的课题的背景及研究意义,然后,对无线传感器网络的研究进展进行了介绍,调研了目前国内外关于水质监测的应用现状。详细叙述了无线传感器网络的基本理论知识和关键技术。 接着,文章分两大章,详细叙述了基于无线传感器网络的水中污染物监测系统的设计。以长距离通信和短距离通信两个角度,分别阐述了系统的硬件介绍和软件介绍。在两个系统设计中,分别采用了CC1110芯片和CC2430芯片。文章采用CC1110芯片作为长距离通信的MCU(微控制单元),而CC2430芯片作为短距离通信的MCU。两个系统分别采用了改进的线形长距离无线网络通信协议(基于SimpliciTI)和ZigBee协议。同时,对所设计系统进行了实际的测试,通过测试分析,与市场上的专业设备测量结果比较,得出了结论。 最后,本文进行了全面的总结,概括了所选取课题的研究工作的具体内容。同时,指出了研究的不足之处以及今后的发展方向。为今后系统的研究提出了建设性的意见和建议。
【关键词】：水污染物监测 无线传感器网络 SimpliciTI ZigBee
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X84;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 引言10
• 1.2 课题背景和研究意义10-11
• 1.3 无线传感器网络的研究进展11-12
• 1.4 论文的研究内容与组织结构12-13
• 第二章 无线传感器网络13-25
• 2.1 无线传感器网络的基本内容13-21
• 2.1.1 无线传感器网络的基本架构13-14
• 2.1.2 无线传感器网络的节点结构14-15
• 2.1.3 无线传感器网络的拓扑结构15-17
• 2.1.4 无线传感器网络特点17-19
• 2.1.5 无线传感网络的关键技术19-21
• 2.2 无线传感网络在水质监测方面的应用21-22
• 2.3 IAR开发环境22-23
• 2.4 基于无线传感器网络的水中污染物监测系统的总体设计23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 水中污染物监测系统中短距离通信的设计25-36
• 3.1 监测系统的应用场景25
• 3.2 ZIGBEE技术25-27
• 3.3 系统硬件设计27-31
• 3.3.1 CC2430芯片介绍27-28
• 3.3.2 传感器节点设计28-30
• 3.3.3 汇聚节点设计30-31
• 3.4 系统软件程序设计31-34
• 3.4.1 传感器节点应用程序设计31-33
• 3.4.2 汇聚节点应用程序设计33-34
• 3.5 实验结果分析34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 水中污染物监测系统中长距离通信的设计36-57
• 4.1 监测系统的应用场景36-37
• 4.2 线形长距离的无线传感器网络的通信协议37-38
• 4.3 系统硬件设计38-49
• 4.3.1 无线传感器节点设计的原则39
• 4.3.2 监测系统硬件节点总体设计39-40
• 4.3.3 CC1110芯片介绍40-41
• 4.3.4 无线传感器节点设计41-49
• 4.4 系统软件设计49-53
• 4.4.1 传感器节点的应用程序设计50-52
• 4.4.2 汇聚节点的应用程序设计52-53
• 4.5 结果分析53-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 论文总结57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间发表的学术论文目录62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 屈明佑;雷航;郭文生;;基于ZigBee的现场数据采集系统设计与实现[J];电讯技术;2008年04期

2 高琪;张歌珊;;我国江河污染现状及治理模式[J];东北水利水电;2006年10期

3 余向阳;;无线传感器网络研究综述[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年08期

4 孙亭;杨永田;李立宏;;无线传感器网络技术发展现状[J];电子技术应用;2006年06期

5 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽;无线传感器网络研究进展[J];计算机研究与发展;2005年01期

6 李莉;李海霞;刘卉;;基于无线传感器网络的温室环境监测系统[J];农业机械学报;2009年S1期

  本文关键词：基于无线传感网络的水中污染物监测系统的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：347966