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基于WSN的环境监测系统设计

邓雪峰  
【摘要】:当今世界,随着科技的发展,人类对自然资源的利用程度越来越大,随之而产生的污染问题也越来越严重。如何选用合理高效的技术进行环境监测、环境保护也成了整个社会关注的热点。传统的环境监测体系大多存在着监测成本高、周期长,数据不能实时反馈等缺点。无线传感器网络技术作为微电子技术、传感器技术、无线通信技术的交叉领域,凭借其监测面广、布置方便、成本低廉、数据采集精度高等特点,逐渐从单一的军事应用转向了智能交通、医疗监测、智能家居、环境监测领域。无线传感器网络技术为我们设计环境监测系统提供了新的技术思路。本文基于无线传感器网络技术设计了一套环境监测系统,构建了基于WSN的环境监测体系总体结构,重点研究了无线传感器网络几项关键技术在环境监测中的应用。整个系统的设计分为WSN节点硬件设计、WSN关键技术研究以及WSN监测系统软件开发三部分内容。WSN节点硬件采用了三层板结构,选择了CC2430作为处理器模块。WSN的关键技术研究则是基于蚁群算法优化了分簇路由,改进了时间同步机制,设计了节点定位算法,并且运用BP神经网络对数据进行了融合处理。WSN关键技术研究在设计的分簇路由协议下,基于环境监测实际需求,优化改进了相互联系的WSN支撑技术,降低了网络能耗、提高了采集数据精度、延长了网络生存周期。监测系统软件部分主要是对WSN监测节点编程开发,开发相应的功能模块,并且基于C#开发语言编写了上位机监测软件界面,实时的监测区域内环境变化。本文对设计的各种算法均仿真分析了性能,路由协议、数据融合算法、节点定位算法等均达到了设计预期目标。最后将无线传感器网络节点组网进行实验室测试,测试表明系统功能可靠、采集数据精确,系统能够实现设计目标,具有推广应用性。


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