針對傳統(tǒng)的基于無線傳感網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在的弊端,本文提出了一種改進的基于無線傳感網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。在高能耗的節(jié)點上加入太陽能供電模塊,解決能量自給問題;同時設計壓縮采樣模塊,降低采樣頻率,進一步降低能耗;根據(jù)環(huán)境參數(shù)變化相對平穩(wěn)的特點,設計高兼容性的移動節(jié)點,可動態(tài)融合各簇的傳感網(wǎng),解決簇內(nèi)死亡節(jié)點帶來的數(shù)據(jù)缺失問題,提高網(wǎng)絡的健壯性。高耗能節(jié)點同時搭載GPS(全球定位系統(tǒng))和GSM(全球移動通信系統(tǒng))模塊,可實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測參數(shù)和監(jiān)測位置的匹配,解決傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的信號干擾問題。本文具體貢獻有如下三點:(1)詳細分析了目前主流的環(huán)境監(jiān)測傳感器類型(空氣和水質(zhì)傳感器)以及在無線傳感網(wǎng)中的具體應用,介紹了每個傳感器數(shù)據(jù)采集原理和采集精度;設計了傳感器原始信號的調(diào)理電路,對復雜的信號進行處理以滿足ADC采樣要求;(2)為了使無線傳感器節(jié)點在戶外可以保證長時間的工作,必須延長生命周期。增加能量供給和減少能耗是延長生命周期的關(guān)鍵問題。本文設計了高效率的太陽能模塊,同時利用壓縮感知原理,設計了AIC(模擬信息轉(zhuǎn)換器)模型,將稀疏的原始信號壓縮,降低了采樣頻率從而降低了采樣能耗;(3)當節(jié)點處于復雜環(huán)...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
專用術(shù)語解釋表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 基于無線傳感網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 環(huán)境監(jiān)測傳感器原理及應用
    2.1 水質(zhì)傳感器
        2.1.1 溫度、壓強傳感器
        2.1.2 pH傳感器
        2.1.3 電導率傳感器
        2.1.4 濁度傳感器
    2.2 空氣傳感器
        2.2.1 溫度、濕度傳感器
        2.2.2 可吸入顆粒物傳感器
        2.2.3 MQ系列特殊氣體傳感器
        2.2.4 CO2傳感器
    2.3 本章小結(jié)
第三章 無線傳感網(wǎng)中能量解決方案
    3.1 太陽能供電模塊
        3.1.1 太陽能采集板
        3.1.2 太陽能追蹤模塊
        3.1.3 鋰電池充放電模塊
    3.2 壓縮感知應用設計
        3.2.1 壓縮感知在無線傳感網(wǎng)中的應用
        3.2.2 AIC模型
        3.2.3 AIC的Similink建模和硬件設計
        3.2.4 AIC系統(tǒng)能量驗證
    3.3 本章小結(jié)
第四章 無線傳感器網(wǎng)絡環(huán)境監(jiān)測(原型)系統(tǒng)設計
    4.1 系統(tǒng)整體構(gòu)架
        4.1.1 室內(nèi)空氣監(jiān)測系統(tǒng)整體構(gòu)架
        4.1.2 戶外空氣、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)方案
    4.2 傳感節(jié)點
    4.3 網(wǎng)關(guān)節(jié)點和移動節(jié)點
    4.4 后臺數(shù)據(jù)監(jiān)控中心
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于無線傳感器網(wǎng)絡的環(huán)境監(jiān)測(原型)系統(tǒng)實現(xiàn)與測試
    5.1 無線傳感網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡融合
        5.1.1 無線傳感網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)
        5.1.2 無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡融合
    5.2 空氣監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用
        5.2.1 室內(nèi)空氣監(jiān)測系統(tǒng)
        5.2.2 戶外空氣監(jiān)測系統(tǒng)
    5.3 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目
致謝



本文編號：3743432