基于无线传感网络的环境监测系统

洳专：j、凌

硕士学位论文

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浙江大学硕士学位论文

摘要

传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本比较 高，因此很难应用于环境恶劣的场合。本课题设计基于电力系统中高压母线温度 监控的应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的环境监测系统，提出了传感 器节点．汇聚节点胡艮务器．客户端的四层结构。该系统将传感器节点任意部署在监 测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络；每个节点采集的数据经过多跳的 方式路由到汇聚节点；汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心；远程用 户可以通过Intemet访问数据中心的数据，并可进行远程任务控制。这种实现方 式易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进 行远程控制，极大地提高了系统的开发效率。

本文共分为六章，第一章介绍了无线传感网络的研究意义、发展历程以及国 内外发展状况；第二章从项目的实际要求出发，提出解决方案，分析系统结构体 系，并选择硬件平台、操作系统、编程语言以及软件协议；第三章介绍系统硬件 平台的具体设计方案，按照模块化结构，介绍各部分的硬件选型和电路设计，以 及设计时要考虑的关键因素；第四章介绍了组件化编程语言nesC，具体分析了操 作系统Tiny

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文

题目 基于ATmega16无线环境监测系统的设计 学生姓名 学 号 系 部 专 业 班 级 指导教师 顾问教师

胡海洋 71095034 电子工程学院 电子信息工程技术

710950 杜锋

二〇一二年六月

摘 要

摘 要

设计一个无线环境监测系统，以ATmega16单片机为控制核心，制作一个终端和2个节点，整个系统采用无线监测系统调制方式，终端能从节点获取节点的环境温度和光照信息，并且节点能够实现中继转发的功能。实践结果表明，该系统能够通过无线的方式对环境温度进行监测。

环境监测是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。随着科技的不断进步，特别是计算机技术和网络技术的不断发展，环境检测由经典的化学分析向仪器与计算机和网络相结合的方式，实现了无线环境的检测。本文中设计了一个无线环境检测系统.以ATmega16单片机为控制核心实际制作一个终端和2个节点，终端能从节点获取节点的环境温度和光照信息，并且节点能够实现中继转发的功能。整

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文

题目 基于ATmega16无线环境监测系统的设计 学生姓名 学 号 系 部 专 业 班 级 指导教师 顾问教师

胡海洋 71095034 电子工程学院 电子信息工程技术

710950 杜锋

二〇一二年六月

摘 要

摘 要

设计一个无线环境监测系统，以ATmega16单片机为控制核心，制作一个终端和2个节点，整个系统采用无线监测系统调制方式，终端能从节点获取节点的环境温度和光照信息，并且节点能够实现中继转发的功能。实践结果表明，该系统能够通过无线的方式对环境温度进行监测。

环境监测是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。随着科技的不断进步，特别是计算机技术和网络技术的不断发展，环境检测由经典的化学分析向仪器与计算机和网络相结合的方式，实现了无线环境的检测。本文中设计了一个无线环境检测系统.以ATmega16单片机为控制核心实际制作一个终端和2个节点，终端能从节点获取节点的环境温度和光照信息，并且节点能够实现中继转发的功能。整

摘 要：介绍了在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的几点优势，分析了基于无线传感器网络技术的环境监测系统的体系结构，给出了三个典型应用领域中该系统的创新性构建方案，并对该类系统中的几种关键技术进行了研究，最后对无线传感器网络技术的应用前景进行了展望。 关键词：无线传感器网络;节点;能源管理;数据融合 1 引言

近年来，随着无线传感器网络技术的迅猛发展，以及人们对于环境保护和环境监督提出的更高要求，越来越多的企业和机构都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的研究。通过在监测区域内布署大量的廉价微型传感器节点，经由无线通信方式形成一个多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知对象的信息的采集量化、处理融合和传输应用。与传统的环境监测手段相比，使用传感器网络进行环境监测有三个显著的优势：一是网络的自组性提供了廉价而且快速部署网络的可能;二是现场采集的数据可通过中间节点进行(路由)传送，在不增加功耗和成本的前提下，可将系统性能提高一个数量级;三是网络的健壮性、抗毁性满足了某些特定应用的需求。无线传感器网络技术是应用性非常强的技术，它在当前我国环境监测系统中的应用潜力是巨大的。 2 系统概述

环境监测应用中无线传感器网

环境监测无线传感器网络节点能源技术

1、引言

无线传感器网络通常包括传感器节点，汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内，通过自组织方式构成网络。各节点监测数据沿其他节点逐跳传输后送至汇聚节点，最后通过远距数据传输技术到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务及收集数据。无线传感器网络可广泛应用于军事安全、环境监测、交通管理、灾害预报、医疗卫生等领域。美国《技术评论》认为，无线传感器网络是21世纪十种会产生巨大影响的新兴技术中的一项[1]-[2]。

在不同应用中，传感器网络节点的组成不尽相同，但一般都由传感器模块、处理模块、无线通讯模块和能量提供模块组成，其中能量提供模块是节点生命周期最大化的关键。无线传感器网络节点大多为随机播撒安放，且由于环境恶劣或节点移动等原因，各节点一般采用一次性自备电源，一旦播散后无法更换。基于上述原因，传感器网络节点的能源提供与管理技术一直是无线传感器网络技术中研究的重点。本文将针对应用于环境监测的无线传感器网络节点，从能源提供技术、能源补充技术、能耗降低技术三个方面进行论述。

2、环境监测传感器节点能源的提供技术

传感器网络应用于环境监测，改变了以

无线传感器网络具有很强的应用相关性,在不同应用要求下需要配套不同的硬件平台和软件系统。以核化污染区域环境和气象环境监测为应用背景,以温度和湿度等为检测参量,设计并研制无线传感器网络小型节点。实验测试表明节点能够有效地采集和处理数据,并可以在节点间成功地进行通信。

维普资讯

用于环境监测的无线传感器网络节点的设计与实现

用于环境监测的无线传感器网络节点的设计与实现王雪梅，徐本崇，陈俊杰(东南大学仪器科学与工程学院，江苏南京

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20 9 ) 10 6

摘要：无线传感器网络具有很强的应用相关性，在不同应用要求下需要配套不同的硬件平台和软件系统。以核化污染区域

环境和气象环境监测为应用背景，以温度和湿度等为检测参量，设计并研制无线传感器网络小型节点。实验测试表明节点能够有效地采集和处理数据，并可以在节点间成功地进行通信。关键词：线传感器网络；用相关性；无应温度；度；型节点湿小中图分类号：P 1 T 3 3 T 26; P 9 文献标识码： A文章编号：0 0— 89 20 ) 1 0 0— 3 10 8 2 (0 7 l— 0 1 0

De i n a m p e e a i n o i ee sS ns r Newo k sg nd I lm nt to

目 录

前 言 ..................................................................... 1 1无线传感器系统概述 ...................................................... 2

1.1无线传感器技术 .................................................... 2 1.2 研究背景 .......................................................... 2 1.3研究目的 .......................................................... 2 1.4研究意义 .......................................................... 3 1.5相关概念界定 ...................................................... 3 1.6国内外研究现状和发展趋势 .......................

目 录

前 言 ..................................................................... 1 1无线传感器系统概述 ...................................................... 2

1.1无线传感器技术 .................................................... 2 1.2 研究背景 .......................................................... 2 1.3研究目的 .......................................................... 2 1.4研究意义 .......................................................... 3 1.5相关概念界定 ...................................................... 3 1.6国内外研究现状和发展趋势 .......................

基于ZigBee网络的温室大棚环境监测系统设计

【主题词】单片机、ZigBee协议- CC2240芯片、无线接收与发送、农业环境监测

【立论（包括项目的研究意义及国内外现状分析）】

【项目的研究意义】

信息技术是研究信息的生产、采集、存储、变换、传递、处理过程及广泛利用的新兴科技领域。信息技术的突破性进展将为农业科技革命和农业飞跃发展带来契机。20世纪90年代初以来发达国家将电子信息高新技术应用于农业可持续发展。农作物的生长受到自然条件的影响，如光照、CO2浓度等，要实现精准农业，必须建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统。

在农业领域里，数据采集大多数是在广阔的空间里进行的，数据源离目的地相对较远。无线传感器网络由低功耗微小网络节点通过自组织方式构成无线通信网络，它不需要固定的通信基础架构支持，能够通过密集的节点布置，协作实时监测和采集网络分布区域内的各种微观农业环境信息，整个网络则负责将各个节点收集的数据传递给一个称为汇聚节点的网关，由网关交给终端用户，后者既可以对接收的数据进行分析处理，也可以通过发送指令去改变传感器的行为。因此，为顺应农业现代化的发展趋势，本小组设计了基于无线传感器网络的农业环境监测系统，实现了农业目标测量区

基于ZigBee网络的温室大棚环境监测系统设计

【主题词】单片机、ZigBee协议- CC2240芯片、无线接收与发送、农业环境监测

【立论（包括项目的研究意义及国内外现状分析）】

【项目的研究意义】

信息技术是研究信息的生产、采集、存储、变换、传递、处理过程及广泛利用的新兴科技领域。信息技术的突破性进展将为农业科技革命和农业飞跃发展带来契机。20世纪90年代初以来发达国家将电子信息高新技术应用于农业可持续发展。农作物的生长受到自然条件的影响，如光照、CO2浓度等，要实现精准农业，必须建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统。

在农业领域里，数据采集大多数是在广阔的空间里进行的，数据源离目的地相对较远。无线传感器网络由低功耗微小网络节点通过自组织方式构成无线通信网络，它不需要固定的通信基础架构支持，能够通过密集的节点布置，协作实时监测和采集网络分布区域内的各种微观农业环境信息，整个网络则负责将各个节点收集的数据传递给一个称为汇聚节点的网关，由网关交给终端用户，后者既可以对接收的数据进行分析处理，也可以通过发送指令去改变传感器的行为。因此，为顺应农业现代化的发展趋势，本小组设计了基于无线传感器网络的农业环境监测系统，实现了农业目标测量区