基于无线传感器网络的水质监测系统研究

发布时间：2017-10-19 19:44

  本文关键词：基于无线传感器网络的水质监测系统研究

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【摘要】：经济的高速发展带来的不良后果是环境污染严重,这其中水体污染问题更加突出。水污染不仅影响环境,同时也危害人类的健康,所以必须要做好水污染防治工作。水质监测系统可以很好的对水质情况进行监督,但是传统的水质监测系统存在着成本昂贵、难操作和实时性差的缺陷,因而不能普及。而随着无线传感器技术的快速发展,为水质监测提供了一种新的方法。本文提出了一种基于无线传感器网络的水质监测系统的研究方法。系统可以实时在终端传感器节点采集水体的水温、PH值和电导率等参数信息,经过网络协调器将数据传送至监测中心服务器,监测中心可对水质情况进行有效的监督与管理。研究重点是利用无线传感器网络实现水质参数的数据采集与传输功能。在硬件设计方面,首先选择了11公司的CC2430标准ZigBee芯片作为开发核心,选用相应的用于水质监测的传感器采集水质信息,并对硬件设计中涉及的核心部分给出了具体电路图。软件部分介绍了系统开发平台IAR, Z-stack协议栈,在此基础上分别对ZigBee网络的协调器、路由器和传感器节点进行了程序设计。在成功搭建系统软硬件平台以后,对系统模块进行了串口通信、点对点通信、节点组网实验,实验结果良好：最后进行了系统整体性能测试,测试结果验证了方案的可行性。将具有低功耗、实时性好、易操作等优点的无线传感器网络应用于水质监测,为水质保护提供了更新的思路和更好的方法。
【关键词】：水质监测 无线传感器 ZigBee CC2430
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-18
• 1.1 研究背景及意义14
• 1.2 国内外水质监测的研究现状与发展趋势14-16
• 1.2.1 国外水质监测的研究现状与发展趋势14-15
• 1.2.2 国内水质监测的研究现状与发展趋势15-16
• 1.3 论文组织结构16
• 1.4 本章小结16-18
• 2 无线传感器网络18-24
• 2.1 概述18-19
• 2.2 无线传感器关键技术研究19-20
• 2.3 国内外无线传感器网络技术研究历程及发展现状20-22
• 2.3.1 国外无线传感器网络技术研究历程及发展现状20-21
• 2.3.2 国内无线传感器网络技术研究历程及发展现状21-22
• 2.4 无线传感器网络的应用22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 水质监测系统方案设计24-32
• 3.1 水质监测系统整体结构设计24-25
• 3.2 系统设计思想25
• 3.3 无线传输协议选型25-26
• 3.4 ZigBee技术概述26-29
• 3.4.1 ZigBee技术简介26
• 3.4.2 ZigBee设备的类型26-27
• 3.4.3 ZigBee网络拓扑结构27-29
• 3.4.4 ZigBee技术应用领域29
• 3.5 GPRS技术介绍29-30
• 3.6 本章小结30-32
• 4 水质监测系统硬件设计32-46
• 4.1 概述32
• 4.2 ZigBee方案选择32-34
• 4.3 ZigBee模块最小系统设计34-39
• 4.3.1 电源模块电路35-36
• 4.3.2 复位电路36
• 4.3.3 天线及匹配电路36-37
• 4.3.4 JTAG接口37
• 4.3.5 按键和指示灯电路37-38
• 4.3.6 串口通信模块电路38-39
• 4.4 水质参数采集模块设计39-43
• 4.4.1 温度参数采集模块设计39-40
• 4.4.2 PH值参数采集模块设计40-42
• 4.4.3 电导率参数采集模块设计42-43
• 4.5 ZigBee/GPRS网关的接口设计43
• 4.6 PCB板设计注意事项43-44
• 4.7 本章小结44-46
• 5 水质监测系统软件设计46-56
• 5.1 软件开发平台46-47
• 5.1.1 软件开发环境46-47
• 5.1.2 软件开发工具47
• 5.2 ZigBee协议栈47-49
• 5.3 网络协调器节点程序49-50
• 5.4 路由器的加入50-51
• 5.5 传感器的加入51-53
• 5.5.1 温度采集部分52-53
• 5.5.2 ADC采样部分53
• 5.6 液晶显示模块53-54
• 5.7 本章小结54-56
• 6 实验结果及分析56-60
• 6.1 系统软硬件平台的搭建56
• 6.2 实验过程及结果56-58
• 6.2.1 串口通信测试56-57
• 6.2.2 节点组网实验57-58
• 6.3 系统性能测试58-59
• 6.4 本章小结59-60
• 7 结论与展望60-62
• 7.1 论文总结60
• 7.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 作者简介及读研期间主要科研成果68

【参考文献】

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本文编号：1062966