基于无线传感网的水质监测系统的研究与设计

《自动化与仪器仪表》2015年7期（总第189期）基于无线传感网的水质监测系统的研究与设计蔡彬彬1，张云2（1江苏工程职业技术学院南通，226300）（2江苏省水文水资源勘测局南通分局南通，226006）摘要：本文在深入研究无线传感网相关理论的基础上，提出一种基于无线传感网的饮用水水质监测系统的设计方案。该方案借助无线传感网在短距离通信方面的特点，结合水质监测的实际应用，采用树簇拓扑组建水质监测网络，对水质监测中的重要指标水温度、pH值、电导率、溶解氧进行在线实时监测。实验结果表明：系统运行稳定，具有一定的应用价值，可以为水资源保护和水污染防治提供技术手段，能有效保障饮用水水资源的安全。关键词：传感网;树簇拓扑;在线水质监测DOI编码：10.14016/j.cnki.1001-9227.2015.07.215AbstractAbstract：Withthehydrologicalinformatizationcontinuouslypromoting,aschemeofwaterenvironmentmonitoringsystembasedonthewirelesssensornetworkwasproposedbyfurtherresearchonthewirelesssensornetworkandcorrelationtheory.Theschememadefulluseofshort-rangewirlesscommunicationtechnology,andusedtree-topologicalstructuretosetupwirlessauto-maticwaterenvironmentmonitoringsystem.Theschemecancarryoutremotereal-timemonitorfortheseveralimportantwaterqualityparameterssuchaswatertemperature,pH,electricalconductivityandDO.Theresultshowedthatthesystemcouldoperatereliably,andalsohadcertainapplicationvalue,canprovidetechnicalbasisforwaterresourcesprotectionandwaterpollutionpreven-tion.KeywordsKeywords：：WirelessSensorNetwork;Tree-TopologicalStructure;WaterEnvironmentMonitor中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1001-9227（2015）07-0215-03收稿日期：2015-05-14作者简介：蔡彬彬（1981-），汉族，男，江苏南通人，硕士，讲师，主要研究方向为嵌入式系统与无线传感器网络。0引言水质监测工作是水利信息化的基础工作，包括对水温、pH值、电导率、溶解氧等多种指标进行监测。目前我国水质采集和检测技术水平不断提高，但是采集的实时性很难满足自动监测的要求。随着国家对水文的逐步重视，对水质监测技术的自动化水平提出了越来越高的要求。无线传感器网是由大量具有无线通信与计算能力的传感节点组成，部署在指定的水监测区域，能够根据监测目标自主完成给定任务，并准确将信息传送到控制中心的智能化监测网络[1]。本文在深入研究无线传感器网络的基础上，提出了一种基于无线传感器网络的水质监测系统的设计方案。该方案采用树簇拓扑结构组建无线传感器网络，对水环境监测中的几个重要指标水温、pH值、电导率、溶解氧进行远程实时监测。实验结果表明，系统运行可靠，具有一定的应用价值，能够为水资源保护和水污染防治提供一定的技术手段，能有效保障饮用水水资源的安全。1系统总体结构基于无线传感网的水质监测系统由无线ZigBee网络、Zig⁃Bee/GPRS网关以及水质监测数据服务程序所组成[2]，如图1所示。工作站工作站工作站Internet水质监测中心服务器GPRSZigBee网关ZZigBee网关ZZigbee网络Zigbee网络监测域1监测域2图1基于无线传感器网络的水质监测系统基于无线传感器网络的水质监测系统Fig.1WaterEnvironmentMonitoringSystemBasedonWirelessSensorNetwork网关ZigBee网络是系统中的数据采集网络，布设于需要监测的水域，由zigbee协调节点、路由节点和传感节点所组成，每个监测水域部署一个协调器节点、若干路由节点和若干传感节点[3]。对饮用水水质进行监测的常规化指标包括：水温度、pH值、浊度、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、化学需氧量