基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

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1、重慶大學碩士學位論文中文摘要摘要改革開放以來，國民經(jīng)濟得到長足的發(fā)展，但同時環(huán)境污染現(xiàn)象也日趨嚴重。水環(huán)境也正面臨著巨大挑戰(zhàn)，由于水資源保護關(guān)乎工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人民身體健康，水質(zhì)監(jiān)測已經(jīng)成為全球一項重大課題。而現(xiàn)階段在我國的水質(zhì)監(jiān)測工作主要以人工采集為主，由于采樣間隔時間長，難以連續(xù)地監(jiān)控整個水質(zhì)變化過程，在使用中存在很大的局限性。在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)逐漸受到人們的關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是將有感知能力、計算能力和通信能力的微小傳感器節(jié)點采用規(guī)則或隨機方式部署在監(jiān)控區(qū)域，通過無線自組織和多跳的方式構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)。WSN集計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)于一體，以數(shù)據(jù)處

2、理為中心，協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸目標區(qū)域的監(jiān)測信息并報告給用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以快速靈活部署，且成本低?？朔顺Ｒ?guī)方法所具有的主觀性強、監(jiān)測范圍小和難以應(yīng)對突發(fā)性水污染事件等缺點；提供更快的實時響應(yīng)，縮短信息傳播周期，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正適合應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。本文根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本理論，設(shè)計了集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、預測分析和信息顯示于一體的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)。研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署算法。利用基于蜂窩網(wǎng)格的K重覆蓋算法，解決了監(jiān)測區(qū)域內(nèi)冗余節(jié)點的部署問題；利用改進的虛擬力算法解決了移動網(wǎng)絡(luò)的部署問題。使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠全面、準

3、確地獲取數(shù)據(jù)信息。另外，本文在研究和分析目前相關(guān)的無線傳輸技術(shù)、存儲技術(shù)、傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了低功耗可擴展的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計方案。對污染物的擴散模型做了深入的分析研究，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，設(shè)計了基于WEB模式的監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了水質(zhì)數(shù)據(jù)的實時采集、實時處理和發(fā)布，對水質(zhì)進行評價和預測，為管理決策提供了科學依據(jù)。設(shè)計的系統(tǒng)對水質(zhì)監(jiān)測這一課題的研究和實際應(yīng)用提供了一種技術(shù)途徑。關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，水質(zhì)預測，虛擬力，節(jié)點部署I重慶大學碩士學位論文英文摘要ABSTRACTWiththereformandopeningupofou

4、rcountry,thenationaleconomyhasdevelopedrapidlyandithasobtainedtheconsiderabledevelopment,butthephenomenonofenvironmentalcontaminationbecomesmoreandmoreserious.Waterenvironmentisalsofacinggreatchallenges,protectionofwaterresourcesisrelatedtothedevelopmentofmodernagricultureandindustryandp

5、eople'shealth.Waterqualitymonitoringhasbecomeamajorissueworldwide.Peopleareincreasinglyconcernedabouttheresearchanddevelopmentofon-linewaterqualitymonitoringsystem.Atpresent,waterdataismainlycollectedmanually.Astheresultofthelongtimeofsamplinginterval,itisdifficulttomonitortheprocessofwa

6、terqualitychangescontinuously,andthereisabiglimitationintheactualusingprocess.WirelessSensorNetworkisawirelessself-organizeddistributednetworksystem,whichisarrayedamassoftinysensornodesthathavesensationability,computationabilityandtrafficcapacityinthemonitoredareabyaruleorrandomway.TheWS

7、Ncombinescomputertechnology,communicationtechnologyandsensortechnology,andbasesonthecenterdataprocessingsystem.Itcouldcollectallkindsofdatainformationsinenvironment,thenprocessandtransmitthemtothemanager.Therefore,theWSNisadaptedforthewatermonitoringsystem.Wirelesssensorn