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1、基于无线传感器网络的库区水质监测系统研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：胥可指导教师：廖海洋教授专业：仪器科学与技术学科门类：工学重庆大学光电工程学院二O一五年四月ResearchofWaterQualityMonitoringinReservoirsbasedonWirelessSensorNetworksAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegre
2、eofEngineeringByKeXuSupervisedbyProf.HaiyangLiaoSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOpto-electronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015重庆大学硕士论文中文摘要摘要随着经济快速发展，不少地方不合理的排污现象频频出现，对大中型水库造成了污染，甚至还破坏了整个水域的生态系统。为此，为保护库区水域生态系统
3、，对重点水域进行检测显得尤为重要。目前常用的库区水质监测系统以满足不了现实的需求，急需研发新的库区水质监测系统，实现对库区多点、实时和连续的监测，提升对库区水质的监测水平。本文将无线传感器网络技术、GPRS整合为一体，以重庆大学微系统中心自主研发的多参数水质监测仪为传感节点，针对库区水质环境中的铬、铅、挥发酚、化学耗氧量、阴离子表面活性剂、氨氮、总磷等七种指标，设计了基于无线传感器网络的库区水质监测系统。本文的具体工作体现在以下几个方面：（1）查阅了水质监测系统在国内外的发展与研究现状，总结了当前库
4、区水质监测存在的问题，讨论了基于无线传感器网络库区水质监测系统的意义。（2）针对库区水质监测的需求，提出了一种由无线传感网络、网关节点及监控平台相结合的网络结构，采用ZigBee和GPRS等主流技术，设计了GPRS网关节点以及多参数水质监测仪的无线模块，完成了库区水质监测系统的设计，并对该网络结构进行了介绍。（3）分析了现有的无线传感器网络路由协议，并针对库区应用环境，提出了多跳方式的LEACH-MH优化路由协议。相比传统的LEACH协议，LEACH-MH协议可对网络进行分区，计算最佳分簇数目，使得
5、网络的寿命得到延长。完成了MATLAB仿真实验。（4）基于飞比公司FB2530EB开发板，通过修改Z-Stack协议栈，完成了相应的程序设计，实现了LEACH-MH路由协议，为基于无线传感器网络的库区水质监测打下了基础。（5）基于多参数检测仪，ZigBee开发板以及嵌入式水质监控平台对提出的方案进行了初步的调试实验，实现了网络组网和数据传输。关键词：无线传感器网络，节能路由算法，库区，水质监测系统I重庆大学硕士论文英文摘要ABSTRACTBecauseoftherapideconomicdevelo
6、pmentinmanyareas,illegalsewagedischargefrequentlyinducesdownstreampollutionsthatmaydestroytheentireecosystems.Hence,waterqualitymonitoringofspecialareasissignificanttotheprotectionofthereservoirwaterecosystems.Withtheincreasingpollution,drawbacksofconv
7、entionalwaterqualitymonitoringsystemsemergegradually.Inordertoenhancethelevelofmonitoring,thesystemswithcharacteristicsofmulti-point,real-timeandcontinuousmonitoringareinurgentneed.Accordingtothesevenmetricsofreservoirwaterquality,includingchromium,lea
8、d,volatilephenol,chemicaloxygendemand,anionicsurfactants,ammonianitrogen,totalphosphorus,thispaperdesignsawaterqualitymonitoringsystemforthereservoir.Thissystemusesthemulti-parameterwaterqualityinstrumentdevelopedbyMicroSystemCenterofCh
