地表水环境监测系统

摘要

工业化的不断发展导致环境破坏日益严重,尤其是地表水环境的污染。工业污水和生活废水的不断排放,已经严重的影响我们的日常生活用水。进行有效的水环境监测和管理工作已经刻不容缓。如何在大面积、零散的水域实施在线、实时的监测是解决水环境污染问题的基础。因此,设计一套具有在线、实时功能的水环境监测系统具有非常重要的意义。
　　本文针对地表水环境面积大、范围广的特点,设计了一套基于无线传感器网络的水环境监测系统,该系统具有在线、实时监测和控制等功能。系统由无线传感器网络和上位机监测软件组成。其中,无线传感器网络由多个子网络构成,每个子网络以一个数据基站为核心,多个传感器节点为基础。多个传感器节点与数据基站组成ZigBee网络,通过ZigBee模块进行数据和命令的传输。上位机监测软件实现管理人员对传感器网络在线、实时的监测和控制,具有实时数据显示、打印、保存等功能,能完成对无线传感器网络实时控制。上位机监测软件通过GPRS与传感器网络中的数据基站通讯。本文详细介绍了水环境监测系统中数据基站和传感器节点的软硬件和上位机监测软件的设计与实现,数据基站和传感器节点在硬件方面以LPC2368控制器为核心,主要包括处理器模块、电源管理模块、通讯模块、外部存储模块、信号采集模块;软件方面数据基站主要进行了μC/OS-II的移植和 GPRS任务的设计。在上位机监测软件方面主要完成了对监测系统在线监测和控制方面的功能设计。
　　最后,本文对系统的软硬件进行了测试。测试情况说明传感器节点与数据基站能够实现稳定可靠的数据通讯,上位机监测软件能够通过GPRS模块完成对传感器网络的实时、在线的监测和控制。GPRS模块、GPS模块、ZigBee模块、传感器模块都能稳定运行,上位机软件的各项功能都能实现。由此说明,本文设计的水环境监测系统的各部分都能可靠、稳定的完成水环境监测任务,能够满足当前水环境监测的各项需求。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容及论文结构安排

第2章 系统方案设计

2.1 水环境监测系统构架

2.2 监测系统软硬件

2.3 相关技术

2.4 系统软硬件开发平台

2.5 系统需求分析

2.6 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1 处理器模块

3.2 电源管理模块

3.3 通讯模块

3.4 外部存储模块

3.5 信号采集模块

3.6 外围模块

3.7 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 传感器节点软件设计

4.2 数据基站软件设计

4.3 监控中心软件设计

4.4 本章小结

第5章 系统测试

5.1 硬件连接

5.2 通信模块测试

5.3 监测中心软件测试

5.4 测试数据

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录