水质自动监测无线传感网络节点设计方案

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1、水质自动监测无线传感网络节点设计方案石巧云（安徽电子信息职业技术学院信息工程系，安徽蚌埠，233030）[摘要]根据现阶段对水质自动监测无线网络节点的功能要求，搭建了一个水质自动监测无线网络节点平台，可以满足不同的监测环境的监测需求，只需更换相应的传感器。水质自动监测无线传感网络节点的核心模块由主控MCUMSP430和ZigBee通讯模块CC2530组成。[关键词]水质监测；无线传感网络；ZigBee；MSP430[中图分类号]TP399Designofwaterqualityauto-monitoringw

2、irelesssensornetworknodeSHIQiao-yun(InformationEngineeringDepartment,AnhuiVocationalCollegeofElectronics&InformationTechnology,Bengbu,Anhui233030)Abstract：Dependingonthestageoffunctionalrequirementsaboutwaterqualityauto-monitoringwirelessnetworknode,designa

3、wirelessnetworknodeplatformofwaterqualityauto-monitoring,whichcanworkindifferentwaterenvironmentjustbysimplyreplacingthecorrespondingsensor.ThecoremoduleofthenodeisMCUMSP430andZigBeecommunicationmoduleCC2530.Keywords：waterqualitymonitoring;wirelesssensornet

4、works;ZigBee;MSP430作者简介：石巧云（1981—），女，安徽宿松人，硕士，讲师，主要研究方向：单片机教学改革与应用系统开发。1引言水质自动监测技术具有及时、准确、有效的特点，近年来，在许多国家地表水质监测中得到了广泛的应用[1]。本文针对地表水质自动监测问题，提出了水质自动监测无线传感网络节点设计方案，利用ZigBee无线传感网络和MSP430主控芯片对水质监测节点软硬件各个模块进行了设计，以实现多功能水质监测与采集、ZigBee网络传输及监测数据收发几部分功能，为同类型的无线传感网络环境监

5、测产品提供了可兼容的节点平台。2水质自动监测节点设计需求本文提出的水质自动监测节点主要应用于建立野外大范围、具有自组网络、动态拓扑、多跳传输和自修复功能的ZigBee无线水质自动监测传感网络，如图1所示。图1ZigBee无线水质自动监测传感网络示意图水质自动监测网络节点将采集到的水质监测数据通过增强型ZigBee接收转换器传输到近端的监测基站或远端的水质监控中心后，将由监测管理计算机负责对数据进行数据整理、数据分析比较与数据存储工作，数据分析过程中发现异常数据将会发出报警信号，提示操作人员注意对应区域的环境异

6、常，实现远程实时监测。各水质自动监测无线传感网络节点单元根据水质监测要求，可安装在河流、水库、工业废水排污口等指定地点，以野外无人值守方式工作，通过水质监测传感器采集含氧量、混浊度、COD、BOD、pH值等数据信息，通过无线通讯网络上传到上级监测站进行处理[1]。建立一个可以组合不同的水质监测传感器，形成针对不同测试环境可任意组合的多功能水质自动监测无线传感网络节点平台，设计需求如下：1）多种指标监测：依据各行业废水污染源主要在线监测指标可知，对不同的区域实施监测，所需要测量的水质指标不同，通常需要同时监测多

7、种水质指标，并要求根据不同测试环境选择选择不同的传感器组合配置；2）节点电源模式：由于监测网络节点安装在户外，节点分布较散，只能采用内部电源供电，为延长内部电源的工作周期，监测网络节点必须具备节能工作的功能；3）多拓扑多节点无线通讯：对某片水域的水质监测需要在目标流域内布置大量监测无线网络节点，各节点将采集到的水质监测数据传送到中央控制系统，完成目标流域的数据采集。节点的空间分布在不同的监测环境中差异较大，例如对水库湖泊环境的监测，需要将大量监测节点在水域内均匀分布，对江河流域水质的监测，需要将大量监测节点沿

8、着河流沿岸分布，形成链状结构。因此要求监测网络节点可实现多种拓扑结构连接，并实现多节点通讯的功能；4）设备成本：由于监测无线网络的布网需要大量监测网络节点，因此应考虑成本问题，尽可能精简设计，降低单个节点的成本。3水质自动监测无线网络节点设计3.1水质监测节点总体设计水质自动监测无线传感网络节点的核心模块由主控MCUMSP430和ZigBee通讯模块CC2530组成，主控芯片外围连接若干种针对不同监