基于无线传感器网络的水环境监测系统研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文基于无线传感器网络的水环境监测系统研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：吴烈国检测技术与自动化装置孔令成研究员二。一四年五月四日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforMaster，SdegreeResearchofaWaterEnvironmentMonitoringSystemBasedonWirelessSensorNetworksAuthor’SName：LieguoWuSpecialty：Detection

2、TechnologyandAutomationDevicesSupervisor：Prof．LingchengKongFinishedtime：May4m，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：孓裂，国签字日期：2汐f华、歹，刃中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文

3、著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。玉开口保密(——年)作者签名：殳型国答字日期．动II牛、多，弓。签字日期：刎中、>，)u聊躲揖签字日期：2丑望±：!摘要水环境监测是水资源保护的必要环节，传统的水环境监测方

4、法主要包括：人工采样监测法、水质监测站监测法、水生物监测法以及无线遥感监测法。传统的监测方法具有各自的优缺点，但是均不能够在大面积范围内进行实时监测。无线传感器网络作为一种用来感知环境的网络系统，在环境监测领域的应用越来越广泛。利用无线传感器网络技术来进行水环境监测，能够很好的克服传统水环境监测方法实时性差、耗费大、监测面积小等缺点。本文仔细分析了无线传感器网络的特点和其适用的应用领域，并对传统的水环境监测方法进行了研究，设计了一种基于无线传感器网络的水环境监测系统。该系统由三部分构成：数据采集网络，ZigBee／GP

5、RS网关，远程数据处理中心。该系统适用于较为复杂水域的水环境监测，包括湖泊、河流、沼泽地等水环境的监测。本文的相关研究得到了国家重点基础研究发展计划(973计划)的项目资助，项目编号：2009CB320300。文中分别从硬件和软件的角度对水环境监测系统的三部分做出描述。硬件部分主要包括：数据采集节点的设计、传感器信号调理电路的设计，ZigBee／GPRS网关接口设计；软件部分包括：ZigBee协议栈的移植、传感器数据采集程序设计、以及基于TCP的数据上传及设备远程控制程序设计。文中还从采样断面选取、采样垂线布设、采样点

6、布设三个方面，对水环境监测节点位置的规划方案做出详细描述。最后，在湖泊中进行了水环境监测系统的实地监测实验，设计了适用于该水环境监测系统的多传感器数据融合机制，该数据融合机制包括基于自适应加权算法的冗余数据融合以及基于弹性BP网络的互补数据融合。实验表明，该水环境监测系统，能够实时有效的完成从水质数据的采集到水质评价的水环境监测任务。关键词：水环境监测无线传感器网络ZigBee数据融合弹性BP网络摘要IIABSTRACTWaterenvironmentmonitoringisessentialforwaterresou

7、rcesprotection，traditionalmethodsofthewaterenvironmentmonitoringmainlyincludes：artificialsamplingmonitoring，waterqualitymonitoringstationsmonitoring，aquaticorganismsmonitoring，andremotesensingmonitoring．Eachofthesemethodshasitsadvantagesanddisadvantages，andtheyc

8、ouldnotcompletethetaskofreal—timemonitoringinlargerange．Wirelesssensornetwork(WSN)，asanetworksystemwhichisusedtoperceivetheenvironment，andWSNhaveappliedextensivelyint