基于无线传感器技术的水环境监测系统设计与开发

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水是生命之源,人类社会的发展离不开水资源的支持,但是在人类社会不断发展的过程中,由于工业化程度的不断加深,环境污染问题日渐严峻。尤其是水环境,受到了不同程度的破坏,既影响着人类社会的可持续发展,又威胁着人们的生命安全,因此有必要加强水资源保护,实现生态型社会发展模式的转变。要加强水资源的保护,便需要及时发现水环境污染情况,以便做出应对措施,为此需要对水环境实时监测。而传统的水环境监测方式成本较高,存在较大的局限性,特别是在经济基础薄弱的地区,传统的自动化通信式的水环境监测方式并不适用,因此需要对水环境监测方式进行更新和优化,以更好地保护水环境,实现农村生态环境的可持续化,保障人们的用水安全。本研究以无线传感器网络技术为突破口,以环境监测理论、无线传感网络理论和Zigbee技术理论为支撑,在了解水环境监测需求以及功能需求的基础上确定高性能性、软件化、抗干扰性、扩展性的设计原则,以满足数据采集和数据收集与分析两大功能需求。整个系统以CC2530芯片作为传感器节点的主要构成,并使用比较稳定2.4GHz射频数据作为传输方式,采用Tiny OS操作系统构建基于无线网络传感器的水环境监测系统,建立了基于Web系统的环境监测系统平台,可以将数据进行汇总和分析后的结果进行统计和汇总,便于阅读和查看,并在最后在进行测试和调试,证明了该系统的可行性和实用性。为提高水环境监测水平,实现预防水质污染、增强水环境保护能力的提供借鉴。其主要成果如下:(1)完成了水环境监测系统设计,包括系统框架设计、Zigbee网络结构设计、数据收集系统设计等,有助于进一步完善现阶段水环境监测系统的设计框架,提高水环境监测系统的长效性和持续性。(2)基于遗传算法、三边定位算法、NL-OGA定位算法构建了水环境监测无线传感网络节点定位算法,使得水环境监测系统所采集到的结果更加精确,更有助于判断水环境的具体情况,采取后续措施。(3)实现了水环境监测系统的测试与应用,验证基于Zigbee无线传感技术的水环境无线传感网络监测系统的可行性,使得水环境监测更加便捷,降低了区域范围内水环境监测系统的硬件成本,有助于水环境监测系统的普及。
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