基于WSN的排污管網(wǎng)水位檢測技術研究.pdf

1、當前隨著城市污水排放量不斷增加,城市排水系統(tǒng)的溢流已經(jīng)成為環(huán)境的主要污染源之一,特別是在暴雨季節(jié),溢流尤其嚴重。特別是在沿江的大、中型城市,每遇到大暴雨,水位迅速上升,城市漬水厲害,嚴重影響了市民的日常生活、學習和工作。針對這一情況,開展關于城市窨井水位檢測技術的研究是必要的,而且對提高排水系統(tǒng)效益有著十分重要的意義。
　　 本文是以城市街道中窨井現(xiàn)場為背景,通過無線傳感器網(wǎng)絡來實時監(jiān)控窨井下排污管網(wǎng)的水位狀態(tài),減少城市排水系統(tǒng)

2、的溢流。本文主要的研究工作和成果有:
　　 1、研究分析了液位檢測的技術、無線傳感器網(wǎng)絡的技術發(fā)展以及無線網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu),以城市街道的窨井現(xiàn)場為背景,提出了基于WSN的排污管網(wǎng)水位檢測系統(tǒng)總架構(gòu),以每個街道為分系統(tǒng)組建串狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。針對窨井下排污管網(wǎng)水位檢測中的關鍵技術進行研究探討,尤其是適合于窨井環(huán)境的檢測裝置的設計、節(jié)點設備的電源功耗問題以及窨井蓋下無線通信模塊的信號傳輸問題。
　　 2、研究設計單個水位檢測節(jié)點

3、設備,主要是對水位檢測模塊、無線通信模塊和電源模塊的設計。其中水位檢測模塊包括檢測裝置的設計、檢測電路的設計與封裝以及檢測裝置在窨井下安裝的要點;無線通信模塊是選取合適的射頻芯片CC2430,并對節(jié)點設備進行了輔助電路擴展;電源模塊主要是采用太陽能供電模塊為節(jié)點設備提供能量,對太陽能供電模塊中的充放電控制電路和電源調(diào)理電路進行了設計。
　　 3、由于Z-Stack是半開源系統(tǒng),因此在對Z-Stack協(xié)議棧進行了研究分析后,對其進

4、行了二次開發(fā),滿足節(jié)點設備的功能需求。分析了無線通信串狀網(wǎng)絡形成的過程,重點實現(xiàn)了網(wǎng)絡的建立和數(shù)據(jù)交互的過程。并通過串口調(diào)試窗口查看節(jié)點設備的組網(wǎng)過程,從而驗證了Z-Stack協(xié)議棧的可用性。
　　 通過一系列的實驗對無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點在窨井現(xiàn)場通信的驗證和可行性分析,實驗結(jié)果表明節(jié)點設備在窨井蓋下的安裝方式以及發(fā)射天線的方向都對信號的傳送有很大的影響,通過在窨井之間添加路由器可以擴大無線信號傳輸?shù)木嚯x,增加射頻信號的穩(wěn)定性,最