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基于WSN的土壤环境质量智能监测研究

作　者: 李学亮
导　师: 刘云飞
学　校: 南京林业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 智能监测 GPRS TinyOS 路由协议实时采集显示
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

环境监测指标的测量在时间上要求同步、持续，空间上要求范围广、测点多，还要维持较低的人力和设备成本，现有的技术与方法难以满足上述条件。而无线传感器网络有监测精度高、低功耗、低成本、实时性好、高容量、智能化自组织、持续同步监测、覆盖区域大等显著优点，可以解决环境监测指标的实时自动测量、自动传输、可视化展示等问题。另外其自组织性和高容错性使其不会因为某些节点死亡后而导致整个系统的崩溃。关键是它还可以应用于恶劣环境中，这些优势使得无线传感器网络在环境监测领域得到广泛应用。本文在对现有环境监测系统和无线传感器网络充分调研的基础上，提出了一种基于无线传感器网络的土壤环境监测系统方案。在江苏宝应人工杨树林监测区布置了多个自行研发的节点，并以多种方式组网，实现监测区域内的环境指标的智能采集、远程传输、显示等功能。系统将Zigbee无线网络与GPRS无线传输技术相结合，构建了无线传感器网络环境监测平台，建立了由采集节点、无线网关节点及服务器主机组成的多层次网络架构，不但拓展了无线通信的距离，而且极大地提升了网络容量，实现了数据监测节点与远程监测中心的双向高效无线通信。本平台以TinyOS操作系统和编程语言NesC为软件开发环境，开发的平台具有良好的兼容性和可移植性。同时系统监测节点的MCU采用TI公司的16位低功耗单片机MSP430F1611，并将采集部分和通信部分分开，配合可扩展的多路输入环境参数变送器，建立适合环境监测的标准化接口。论文详细讨论了采集控制系统的软硬件设计，自组网多跳传输的实现，CTP路由协议，无线网关的设计以及GPRS数据传送及其实时显示。系统既可单点控制，也可组网使用，可实时获取采集区内不同土壤深度处温度、湿度、酸碱度等多种数据。多次测试表明，系统运行稳定、测量精度较高，可满足森林土壤环境监测的特定需要。

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