遠(yuǎn)程海洋網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、世界海洋環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻，海水污染多次造成重大災(zāi)害，海洋生態(tài)環(huán)境遭到破壞和漁業(yè)資源衰竭嚴(yán)重影響水產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，建立先進(jìn)的海水監(jiān)測系統(tǒng)，加大海洋環(huán)境保護(hù)力度，實(shí)時(shí)檢測海水水質(zhì)對海洋科學(xué)至關(guān)重要。
　　本文提出一種遠(yuǎn)程海洋網(wǎng)絡(luò)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(yù)設(shè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)分析并對超標(biāo)情況預(yù)警，以進(jìn)行反饋控制。系統(tǒng)總體成本低、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)且具有良

2、好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和實(shí)用性。本文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)程海洋網(wǎng)絡(luò)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(guān)為核心，將ZigBee無線傳感網(wǎng)與433MHz無線傳感網(wǎng)結(jié)合，形成一個(gè)大型的雙層組網(wǎng)，ZigBee無線傳感網(wǎng)負(fù)責(zé)近程網(wǎng)絡(luò)通信，433MHz無線傳感網(wǎng)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信。
　　(2)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。首先，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件總體方案，本方案包括數(shù)據(jù)采集、中繼、主機(jī)三大節(jié)點(diǎn)。其次設(shè)計(jì)三大節(jié)點(diǎn)下

3、的5個(gè)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(yīng)用方便;433MHz無線模塊選用的是Semtech的SX1276，采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，使得本系統(tǒng)可同時(shí)兼顧遠(yuǎn)距離和低功耗;本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了繼電器開關(guān)控制模塊和傳感器模塊，可接多個(gè)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(qiáng)的擴(kuò)展性。
　　(3)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)采集

4、節(jié)點(diǎn)中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波處理以降低測量誤差;ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用具有良好可靠性和健壯性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);中繼設(shè)置休眠、監(jiān)聽和全速運(yùn)行多狀態(tài)模式，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低功耗特性;采用遠(yuǎn)距離433MHz無線傳輸技術(shù)，使得本系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗與遠(yuǎn)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(jìn)行通信性能的測試。并進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行，展示了系統(tǒng)的硬件實(shí)物，并顯示了監(jiān)測結(jié)果。最后，還對系統(tǒng)