本文關(guān)鍵詞：基于WSN的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)新型傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

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【摘要】：水資源是人類生存不可或缺的資源,也是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。近年來(lái),由于大量污水排入到江河之中,導(dǎo)致江河污染增多,生態(tài)嚴(yán)重受損,對(duì)人們的身心健康造成了嚴(yán)重的影響,所以污水治理已經(jīng)迫在眉睫。但由于現(xiàn)有的處理設(shè)備不完備而導(dǎo)致處理過(guò)程中出現(xiàn)了許多失誤。因此設(shè)計(jì)一套有效的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于提高污水處理的效率以及經(jīng)濟(jì)效益十分必要。近些年來(lái),由于傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,催生了許多高性能、低功耗以及低成本的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),這種由多個(gè)傳感器構(gòu)成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)部署的大量具有信息采集與處理以及無(wú)線通信功能的節(jié)點(diǎn),與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心一起形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),共同完成所需特定功能。在環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸以及醫(yī)療等領(lǐng)域的科研中得到廣泛應(yīng)用。因此,我們可以將該技術(shù)運(yùn)用到污水處理監(jiān)控中去。本課題來(lái)源于陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于WSN的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的新型傳感器節(jié)點(diǎn),文章從整個(gè)污水處理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始,分別介紹了該系統(tǒng)的各個(gè)組成部分和關(guān)鍵技術(shù)。在傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的功能需求分析,將傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件部分選擇了集成MCU+射頻收發(fā)芯片的SOC設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)采用CC2530射頻芯片及其它低功耗元器件。接著對(duì)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee 2007辦議棧做了深入研究,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)軟件部分,使傳感器節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)采集水體的水溫、PH、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧五種數(shù)據(jù)并發(fā)送出去。在電源供應(yīng)上設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能供電系統(tǒng),使傳感器節(jié)點(diǎn)具有更長(zhǎng)的生存周期,并降低了在惡劣環(huán)境下人工更換電池的風(fēng)險(xiǎn)。最后對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的整體性能做了具體測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明該傳感器節(jié)點(diǎn)性能達(dá)到了預(yù)期的設(shè)定指標(biāo),軟硬件設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行穩(wěn)定。具有功耗低,可靠性高,可擴(kuò)展性好,生存周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：污水處理監(jiān)控 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 嵌入式 傳感器 ZigBee
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 選題背景及研究意義9-10
• 1.1.1 選題背景9
• 1.1.2 研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外污水處理監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外基于污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容及論文組織結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3.1 本課題研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.2 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
• 2 基于WSN的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)14-21
• 2.1 系統(tǒng)整體功能概述14-15
• 2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理14-15
• 2.1.2 系統(tǒng)主要組成部分15
• 2.2 嵌入式技術(shù)簡(jiǎn)介15-16
• 2.2.1 嵌入式系統(tǒng)硬件組成15-16
• 2.2.2 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程16
• 2.3 ZigBee無(wú)線通信技術(shù)概述16-19
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議體系結(jié)構(gòu)16-18
• 2.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-19
• 2.4 傳感器技術(shù)簡(jiǎn)介19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 3 傳感器節(jié)點(diǎn)的總體設(shè)計(jì)21-24
• 3.1 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求21
• 3.2 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)目標(biāo)21-22
• 3.3 新型能源技術(shù)在污水處理監(jiān)控中的適用性分析22-23
• 3.4 本章小結(jié)23-24
• 4 傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)24-41
• 4.1 傳感器節(jié)點(diǎn)硬件的設(shè)計(jì)方案24
• 4.2 傳感器節(jié)點(diǎn)元器件選型24-30
• 4.3 傳感器節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)30-38
• 4.3.1 微處理器模塊電路30
• 4.3.2 無(wú)線通信模塊電路30-31
• 4.3.3 傳感器模塊31-34
• 4.3.4 JTAG接口模塊34
• 4.3.5 傳感器節(jié)點(diǎn)電源供給模塊34-38
• 4.4 傳感器節(jié)點(diǎn)PCB設(shè)計(jì)38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 5 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-50
• 5.1 IAR軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹41-42
• 5.2 Z-stack2007協(xié)議棧工作流程42-43
• 5.3 通信協(xié)議43-45
• 5.3.1 無(wú)線通信數(shù)據(jù)格式43-44
• 5.3.2 數(shù)據(jù)發(fā)送方式44-45
• 5.4 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件的設(shè)計(jì)框架45
• 5.5 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件整體流程設(shè)計(jì)45-46
• 5.6 傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)46-49
• 5.6.1 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)46-47
• 5.6.2 傳感器節(jié)點(diǎn)ZigBee通信程序設(shè)計(jì)47-48
• 5.6.3 電源供電程序設(shè)計(jì)48-49
• 5.7 本章小結(jié)49-50
• 6 傳感器節(jié)點(diǎn)性能測(cè)試50-57
• 6.1 傳感器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)測(cè)試51-53
• 6.2 傳感器節(jié)點(diǎn)通訊質(zhì)量測(cè)試53-55
• 6.3 傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集測(cè)試55-56
• 6.4 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)測(cè)試56
• 6.5 本章小結(jié)56-57
• 7 總結(jié)與展望57-59
• 7.1 論文總結(jié)57
• 7.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文61-62
• 致謝62-64

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5 趙彥東 記者 馬懷華;我市煤礦產(chǎn)量及稅費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)在全省推廣[N];雞西日?qǐng)?bào);2010年

6 通訊員 鐘臣彪;長(zhǎng)汀建設(shè)校園“全球眼”監(jiān)控系統(tǒng)[N];閩西日?qǐng)?bào);2010年

7 記者 陳巖　王皓;哈爾濱聯(lián)通建設(shè)泊車監(jiān)控系統(tǒng)[N];人民郵電;2010年

8 梁健　小全;涇陽(yáng)建成社會(huì)救助動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)[N];咸陽(yáng)日?qǐng)?bào);2011年

9 江建方;危廢信息化監(jiān)控系統(tǒng)建成[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2014年

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3 劉合良;基于以太網(wǎng)的建筑設(shè)備一體化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];北京建筑大學(xué);2015年

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