基于无线传感器网络的水质监测系统研究

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