遠程海洋網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、世界海洋環(huán)境污染形勢嚴峻，海水污染多次造成重大災害，海洋生態(tài)環(huán)境遭到破壞和漁業(yè)資源衰竭嚴重影響水產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。因此，建立先進的海水監(jiān)測系統(tǒng)，加大海洋環(huán)境保護力度，實時檢測海水水質(zhì)對海洋科學至關重要。
　　本文提出一種遠程海洋網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對海洋水質(zhì)的pH值、水溫、溶解氧等多參數(shù)的采集、傳輸及顯示，且能根據(jù)預設水質(zhì)標準，對采集到的數(shù)據(jù)自動分析并對超標情況預警，以進行反饋控制。系統(tǒng)總體成本低、功耗低、傳輸距離遠且具有良

2、好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和實用性。本文主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　(1)系統(tǒng)總體設計。設計一種遠程海洋網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，以水質(zhì)監(jiān)測傳感器、無線傳感網(wǎng)、高性能網(wǎng)關為核心，將ZigBee無線傳感網(wǎng)與433MHz無線傳感網(wǎng)結合，形成一個大型的雙層組網(wǎng)，ZigBee無線傳感網(wǎng)負責近程網(wǎng)絡通信，433MHz無線傳感網(wǎng)負責遠程網(wǎng)絡通信。
　　(2)系統(tǒng)硬件電路設計。首先，設計系統(tǒng)硬件總體方案，本方案包括數(shù)據(jù)采集、中繼、主機三大節(jié)點。其次設計三大節(jié)點下

3、的5個模塊:選用高效、低功耗的32位處理器STM32 F051R8T6作為數(shù)據(jù)處理模塊的核心;ZigBee無線模塊選用TI的CC2530，CC2530的協(xié)議棧有很好的支持，應用方便;433MHz無線模塊選用的是Semtech的SX1276，采用擴頻調(diào)制技術，使得本系統(tǒng)可同時兼顧遠距離和低功耗;本系統(tǒng)還設計了繼電器開關控制模塊和傳感器模塊，可接多個水質(zhì)監(jiān)測傳感器和水質(zhì)參數(shù)調(diào)節(jié)器，具有很強的擴展性。
　　(3)系統(tǒng)軟件設計。在數(shù)據(jù)采集

4、節(jié)點中，對數(shù)據(jù)進行均值濾波處理以降低測量誤差;ZigBee網(wǎng)絡拓撲結構采用具有良好可靠性和健壯性的網(wǎng)狀結構;中繼設置休眠、監(jiān)聽和全速運行多狀態(tài)模式，以實現(xiàn)系統(tǒng)低功耗特性;采用遠距離433MHz無線傳輸技術，使得本系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)低功耗與遠距離傳輸。
　　(4)系統(tǒng)測試。通過接收靈敏度RSSI等參數(shù)對ZigBee與433MHz無線模塊進行通信性能的測試。并進行了系統(tǒng)的調(diào)試與運行，展示了系統(tǒng)的硬件實物，并顯示了監(jiān)測結果。最后，還對系統(tǒng)