基于无线传感网的环境监测系统关键技术与应用研究

发布时间：2023-02-15 15:28

　　针对传统的基于无线传感网的环境监测系统存在的弊端,本文提出了一种改进的基于无线传感网的环境监测系统。在高能耗的节点上加入太阳能供电模块,解决能量自给问题;同时设计压缩采样模块,降低采样频率,进一步降低能耗;根据环境参数变化相对平稳的特点,设计高兼容性的移动节点,可动态融合各簇的传感网,解决簇内死亡节点带来的数据缺失问题,提高网络的健壮性。高耗能节点同时搭载GPS(全球定位系统)和GSM(全球移动通信系统)模块,可实现环境监测参数和监测位置的匹配,解决传统监测系统的信号干扰问题。本文具体贡献有如下三点:(1)详细分析了目前主流的环境监测传感器类型(空气和水质传感器)以及在无线传感网中的具体应用,介绍了每个传感器数据采集原理和采集精度;设计了传感器原始信号的调理电路,对复杂的信号进行处理以满足ADC采样要求;(2)为了使无线传感器节点在户外可以保证长时间的工作,必须延长生命周期。增加能量供给和减少能耗是延长生命周期的关键问题。本文设计了高效率的太阳能模块,同时利用压缩感知原理,设计了AIC(模拟信息转换器)模型,将稀疏的原始信号压缩,降低了采样频率从而降低了采样能耗;(3)当节点处于复杂环...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语解释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 基于无线传感网的环境监测系统的研究现状
    1.3 论文的主要内容
    1.4 论文的结构安排
第二章 环境监测传感器原理及应用
    2.1 水质传感器
        2.1.1 温度、压强传感器
        2.1.2 pH传感器
        2.1.3 电导率传感器
        2.1.4 浊度传感器
    2.2 空气传感器
        2.2.1 温度、湿度传感器
        2.2.2 可吸入颗粒物传感器
        2.2.3 MQ系列特殊气体传感器
        2.2.4 CO2传感器
    2.3 本章小结
第三章 无线传感网中能量解决方案
    3.1 太阳能供电模块
        3.1.1 太阳能采集板
        3.1.2 太阳能追踪模块
        3.1.3 锂电池充放电模块
    3.2 压缩感知应用设计
        3.2.1 压缩感知在无线传感网中的应用
        3.2.2 AIC模型
        3.2.3 AIC的Similink建模和硬件设计
        3.2.4 AIC系统能量验证
    3.3 本章小结
第四章 无线传感器网络环境监测(原型)系统设计
    4.1 系统整体构架
        4.1.1 室内空气监测系统整体构架
        4.1.2 户外空气、水质监测系统方案
    4.2 传感节点
    4.3 网关节点和移动节点
    4.4 后台数据监控中心
    4.5 本章小结
第五章 基于无线传感器网络的环境监测(原型)系统实现与测试
    5.1 无线传感网拓扑结构及网络融合
        5.1.1 无线传感网拓扑结构
        5.1.2 无线传感网的网络融合
    5.2 空气监测系统的实现与应用
        5.2.1 室内空气监测系统
        5.2.2 户外空气监测系统
    5.3 水质监测系统的实现与应用
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3743432