基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

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1、基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究2011年第30卷第5期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)149基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究梁煥煥,熊慶宇,石為人(重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院.重慶4Ooo44)摘要:為了解決傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差,網(wǎng)絡(luò)布局困難,維護(hù)成本高等問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng).該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在線(xiàn)大范圍監(jiān)測(cè)水質(zhì)狀況,并將采集數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心.給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,詳述了系統(tǒng)軟,硬件和數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:

2、該系統(tǒng)可以在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,處理和傳輸,系統(tǒng)體積小,成本低,適用于遠(yuǎn)程水污染連續(xù)監(jiān)測(cè).關(guān)鍵詞:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò);水質(zhì)監(jiān)測(cè);在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中圖分類(lèi)號(hào):TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-9787(2011)05--0149-04Researchoftheon—linewaterqualitymonitoringsystembasedonwirelesssensornetworksLIANGHuan—huan,XIONGQing—yu,SHIWei-ren(SchoolofAutomation,Chongqin

3、gUniversity,Chongqing400044,China)Abstract:Tosolvetheproblemofbadreal—timecharacter,difficulttosetupthenetworkandhighmaintenancecostexistinginthetraditionalwaterqualitymonitoringsystem,anewmethodbasedonwirelesssensornetworkforwaterqualitymonitoringisproposed.Themonitoring

4、systemcanmonitorlargeareasofwateron—lineandtransmitthecollectingdatatotheremotedatamanagementcenterthroughGPRS.Theoveralldesignofthesystemframeworkisgiven.Thehardware,softwareanddatapacketsstructureisdetailedintroduced.Theexperimentalresultsshowthattheproposedsystemcanope

5、ratestablyandcompletethedatacollecting,processingandtransmissioninharshenvironment.Thesystemissuitableforremotemonitoringofwaterpollutionbecauseofitssmallsizeandlowcost.Keywords:wirelesssensornetworks(WSNs);waterqualitymonitoring;on—linemonitoring0引言水是人類(lèi)賴(lài)以生存的生命之源,然而我國(guó)正面臨水

6、資源短缺和水環(huán)境不斷惡化的問(wèn)題,并且已經(jīng)進(jìn)入了水環(huán)境污染事故高發(fā)期.因此,實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握水質(zhì)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)尤為重要.目前,我國(guó)已經(jīng)存在的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法仍然存在很多問(wèn)題.經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)法容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤,已不能滿(mǎn)足需求;化學(xué)檢測(cè)法實(shí)時(shí)性差,過(guò)程復(fù)雜,還有可能帶來(lái)二次污染.隨著通信技術(shù),傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)今的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)J.在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)傳輸采集到的數(shù)據(jù),運(yùn)行穩(wěn)定,可靠,但數(shù)據(jù)傳輸多采用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),布線(xiàn)困難,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高,針對(duì)這些問(wèn)題,本文提出將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssens

7、ornetworks,WSNs)應(yīng)用到水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)線(xiàn)傳感器以自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),它具有傳感器節(jié)點(diǎn)密度高,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁,以及節(jié)點(diǎn)功率,計(jì)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力有限等特點(diǎn).它的這些特點(diǎn)使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中有其特有的優(yōu)勢(shì),不需要線(xiàn)纜,基站等基礎(chǔ)設(shè)施,組網(wǎng)更加方便,可以實(shí)現(xiàn)大范圍水域監(jiān)測(cè),節(jié)省了大量資源.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink)和管理節(jié)點(diǎn).大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)密布于整個(gè)被觀測(cè)區(qū)域中,通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò).傳感器節(jié)點(diǎn)將采集數(shù)據(jù)以多跳中繼的方

8、式傳送給匯聚節(jié)點(diǎn),然后經(jīng)移動(dòng)通收稿日期:2010-08-31}基金項(xiàng)目:教育部博士點(diǎn)基金資助項(xiàng)目(20060611010);國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃資助(2009ZX07528-