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基于无线传感器网络的水质监测系统研究

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文档简介:

第33卷第3期2016年3月机电工程JournalofMechanical&ElectricalEngineeringVo1.33No.3Mar.2016DOI:10.3969/j.issn.1001—4551.2016.03.023基于无线传感器网络的水质监测系统研究张国杰,陈凯,颜志刚,王文豪(杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州310000)摘要:针对传统水质监测系统存在的布线麻烦、造价高与系统精度低等问题,通过对水质监测系统的数据通信模式、传感器节点硬件、传感器节点软件、水质信息感知元件等方面进行了研究。设计了一种基于无线传感器网络的水产养殖水质参数监测系统,该系统由多参数信息融合功能水质无线监测节点、无线路由节点、上位机监控中心组成。研究了水质信息传输过程,信息采集由传感器节点完成,系统采集到的数据由无线传感器网络发送给汇聚节点,汇聚节点再将水质数据通过RS232串口传送给本地监测中心。传感器节点采用了STM32高性能单片机,传感器部分采用了工业pH电极和YDC100溶解氧电极作为感知元件。研究了对水质进行实时监测、对超过限定数据进行报警,并且对水质状况进行预测预警等功能。对系统的性能进行了研究。研究结果表明,pH、溶解氧和温度的平均相对误差为4.06%、3.10%和0.85%,可满足水产养殖水质监测的应用要求。关键词:水质监测;传感器;无线网络;实时监测中图分类号:TP277:TH7文献标志码:A文章编号:1001—4551(2016)03—0366—07WaterenvironmentmonitoringsystembasedonwirelesssensornetworkZHANGGuo—jie,CHEN—Kai,YANZhi—gang,WANGWen—hao(SchoolofMechanicalEngineering,HangzhoudianziUniversity,Hangzhou310000,China)Abstract:Aimingattheexistenceoftraditionalwaterqualitymonitoringsysteminwiringtrouble,highcostandlowaccuracyofthesystem,throughthestudyofwaterqualitymonitoringsystemdatacommunicationmode,thesensornodehardware,sensornodesoftware,qualityin—formationsensingelements,awirelesswaterenvironmentmonitorsystembasedwirelesssensornetworkswasdesigned,thesystemconsistsofwaterqualitymonitoringnodeofmulti—sourceinformationfusion,routernodeanduppercomputermonitorsoftware.Waterqualityinformationwascollectedbythesensornodes,thecollecteddatawassentbyawirelesssensornetworknodetothesinkandthelocalPCmonitoringcen—terviaRS232serialport.HighperformanceSTM32microcontrollerwasusedinsensornodes,industrialpHelectrode,YDC100oxygenelec—trodewasusedinsensorportionasthesensingelement.Researchonthereal—timemonitoringofwaterqualityformorethanthealarmdata,andbeabletopredictwaterqualitywarningfunction.TheresearchresultsshowthatpH,dissolvedoxygenandtemperatureaveragerelativeerrorof4.06%,3.10%and0.85%,whichmeettheaquaculturewaterqualitymonitoringapplications.Keywords:waterqualitymonitoring;sensor;wirelessnetworks;real—timemonitoring0引言中国水产养殖产量占到了全世界总产量的73%,是名符其实的水产养殖大国。随着物联网养殖技术的出现,传统的养殖模式开始向这

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