基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統的製作方法
2023-08-09 02:18:01
專利名稱：基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於無線傳感技術領域，具體涉及一種基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統。
背景技術：
隨著經濟社會的發展，水資源在我國的國民經濟可持續發展中的作用越來越突出，水環境汙染會嚴重威脅人民群眾的健康，因此，如何有效的對水環境進行監測，對水資源的各類指標進行監控，從而準確及時的獲取到各個區域水資源情況，當發現水資源異常，即水資源被汙染時，能夠通知相關工作人員採取必要的措施具要重要現實意義
實用新型內容
針對現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，能夠準確的監控位於各個水質監測點處的水質信息，一方面，為質檢部門提供了水質情況的原始數據；另一方面，當水資源監測點為工業廢水排汙監測點時，可以對工業廢水排汙情況進行監控，保證工業廢水排汙量控制在規定量之內。本實用新型採用的技術方案如下本實用新型提供一種基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，包括匯聚節點、遠程監控平臺和分布安裝在各個水質監測點處的一個以上無線傳感節點；所述匯聚節點通過第一網絡與各個所述無線傳感節點通信，所述匯聚節點通過第二網絡與所述遠程監控平臺通信。優選的，所述第二網絡為乙太網。優選的，每一個所述無線傳感節點包括第一微處理器、第一電源、第一無線收發模塊和一種以上第一水質監測傳感器；所述第一微處理器分別與所述第一電源、所述第一無線收發模塊和所述第一水質監測傳感器連接。優選的，所述第一水質監測傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。優選的，所述匯聚節點包括第二微處理器、第二電源、第二無線收發模塊和RS232串口 ；所述第二微處理器分別與所述第二電源、所述第二無線收發模塊和所述RS232串口連接。優選的，所述匯聚節點還包括USB接口和/或顯示器和/或存儲器；所述USB接口、所述顯示器和所述存儲器均與所述第二微處理器連接。優選的，所述匯聚節點還包括一種以上第二水質監測傳感器；每一個所述第二水質監測傳感器均與所述第二微處理器連接。優選的，所述第二水質監測傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。本實用新型的有益效果如下[0014]本實用新型提供的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，通過在各個水資源監測點布置無線傳感節點，由無線傳感節點實時在線採集水質信息，並將採集到的水質信息發送給遠程監控平臺，由遠程監控平臺對水質信息進行分析，從而實現了對各個水資源監測點中水質情況的實時監控，一方面，為質檢部門提供了水質情況的原始數據；另一方面，當水資源監測點為工業廢水排汙監測點時，可以對工業廢水排汙情況進行監控，保證工業廢水排汙量控制在規定量之內。
圖I為本實用新型提供的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統的結構示意圖；圖2為本實用新型提供的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統中無線傳感節點的結構示意圖； 圖3為本實用新型提供的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統中匯聚節點的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型提供的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統進行詳細介紹本實用新型提供一種基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，如圖I所示，包括匯聚節點、遠程監控平臺和分布安裝在各個水質監測點處的一個以上無線傳感節點；所述匯聚節點通過第一網絡與各個所述無線傳感節點通信，所述匯聚節點通過第二網絡與所述遠程監控平臺通信。其中，第一網絡可以為基於Zig Bee無線協議的網絡；第二網絡可以為乙太網。無線傳感節點實時在線採集水質信息，並將採集到的水質信息發送給遠程監控平臺，由遠程監控平臺對水質信息進行分析，從而實現了對各個水資源監測點中水質情況的實時監控。每一個所述無線傳感節點包括第一微處理器、第一電源、第一無線收發模塊和一種以上第一水質監測傳感器；所述第一微處理器分別與所述第一電源、所述第一無線收發模塊和所述第一水質監測傳感器連接。其中，第一水質監測傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。水質監測傳感器採集到水質信息後，傳輸給第一微處理器，經第一微處理器進行數據處理後，通過第一無線收發模塊發送給匯聚節點。整個無線傳感節點由電源即電池供電，由於採用Zig Bee無線通信協議，整個無線傳感節點具有低功耗的優點，從而滿足長江流域等偏遠地區監控點處無人值守導致的更換電池不方便的缺陷。具體的，PH值傳感器測量指標工作溫度-5 80°C;PH值PH 2 12 ;玻璃軸直徑12mm ;軸長度120mm ；水溫度傳感器測量指標靈敏度0. 5mV/°C ;溫度範圍_5°C 55°C ；含氧量傳感器測量指標測量範圍10-39mg/L ;飽和度0 199. 9.0%溫度補償範圍5 50°C基準溫度25°C ;正常使用條件環境溫度5 50°C ;重金屬離子傳感器測量指標測量範圍(0-5000)ug/L ;銅離子(0_200)ug/L ;鐵離子(0-500)ug/L 重複性:±1% F. S。匯聚節點包括第二微處理器、第二電源、第二無線收發模塊和RS232串口 ；所述第二微處理器分別與所述第二電源、所述第二無線收發模塊和所述RS232串口連接。匯聚節點還包括USB接口和/或顯示器和/或存儲器；所述USB接口、所述顯示器和所述存儲器均與所述第二微處理器連接。匯聚節點還可以包括一種以上第二水質監測傳感器；每一個所述第二水質監測傳感器均與所述第二微處理器連接。其中，第二水質監測傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。在實際應用中，匯聚節點可以為sink節點，其中，sink節點在無線傳感器網絡中指匯聚結點。需要說明的是，本實用新型中，匯聚節點中的第二微處理器、第二電源和第二無線收發模塊分別與無線傳感節點中的第一微處理器、第一電源、第一無線收發模塊可以為相同的設備。匯聚節點主要負責無線傳感節點與遠程監控平臺間的通信，向無線傳感節點發送查詢命令，接收各個無線傳感節點上傳的水質信息並返回給遠程監控平臺。匯聚節點與無線傳感節點的區別在於匯聚節點安裝有RS232串口，滿足匯聚節點與遠程監控平臺之間的通信。在實際使用過程中，匯聚節點的作用與網關的作用類似。另外，匯聚節點通過存儲器可以存儲各無線傳感節點上傳的水質信息，並通過顯示模塊顯示水質信息，從而方便使用者觀察。匯聚節點還用於協調各個無線傳感節點進行無線通信組網，在路由發現過程中，可以解決局部混合路由信息之間的相容性和優先級問題，其中，局部混合路由信息包含位置信息、可達信息和鏈路可靠性等；同時，還解決了網絡對象的移動性對路由發現過程的影響，例如由節點移動、失效或受攻擊導致的路由斷裂等情況；另外，系統採用相應的路由維護措施，每一段路徑在具有一定連通性的前提下，仍保持整條路徑具有連通性要求。在軟體實現上，針對無線傳感網絡圓形均勻分布模型，基於正態分布概念，提出基於正態分布的傳感器網絡拓撲結構，從而使信息收集區域能夠全面覆蓋；採用「分簇」與「分環」技術，每一環之間無線傳感節點數目不同，靠近Sink節點多，遠離Sink節點數量少，並且按一定的比例設置，從而找出最合理的正態分布節點；相鄰環中的同簇節點之間利用單跳進行路由，從而降低了環能量消耗，延長了整個無線傳感網絡的生命周期。針對河流的特殊性對傳感器網絡MAC協議的接入機制進行研究、再在方向性路由算法的基礎上尋找合適的數據聚合算法從而進一步降低整個無線傳感網絡能耗。在實際應用中，無線傳感網絡技術指標可以滿足以下要求工作頻率2. 400GHz 2. 4835GHz ;通信協議標準2. 4GHz IEEE 802. 15. 4 協議、ZigBee 標準傳輸速率可達250kbps ;接收靈敏度-97dbm ;最大輸出功率+22dbm ；RX :127mA，TX :29mA ;工作電壓+2. OV +3. 6V ;工作溫度-10°C +65°C ;傳輸距離< IOOOm ；當受到自然災害時，無線傳感網絡可以在30分鐘內自動組網、自動恢復功能；網絡響應時間100ms，數據實現24小時自動備份，當受到安全攻擊時，能夠自動追綜攻擊源。綜上所述，本實用新型提供的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，具有以下優點(I)通過在各個水資源監測點布置無線傳感節點，由無線傳感節點實時在線採集水質信息，並將採集到的水質信息發送給遠程監控平臺，由遠程監控平臺對水質信息進行分析，從而實現了對各個水資源監測點中水質情況的實時監控，一方面，為質檢部門提供了水質情況的原始數據；另一方面，當水資源監測點為工業廢水排汙監測點時，可以對工業廢水排汙情況進行監控，保證工業廢水排汙量控制在規定量之內。(2)由於無線傳感網絡採用Zig Bee無線通信協議，從而降低了整個無線傳感網絡的成本和功耗。(3)通過對水中的含氧量、PH值、重金屬離子含量進行自動測量，具有水質信息採集全面的優點，從而為遠程監控平臺提供更全面的基礎水質信息。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，包括匯聚節點、遠程監控平臺和分布安裝在各個水質監測點處的一個以上無線傳感節點；所述匯聚節點通過第一網絡與各個所述無線傳感節點通信，所述匯聚節點通過第二網絡與所述遠程監控平臺通f目。
2.根據權利要求I所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，所述第二網絡為乙太網。
3.根據權利要求I所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，每一個所述無線傳感節點包括第一微處理器、第一電源、第一無線收發模塊和一種以上第一水質監測傳感器；所述第一微處理器分別與所述第一電源、所述第一無線收發模塊和所述第一水質監測傳感器連接。
4.根據權利要求3所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，所述第一水質監測傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。
5.根據權利要求I所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，所述匯聚節點包括第二微處理器、第二電源、第二無線收發模塊和RS232串口 ；所述第二微處理器分別與所述第二電源、所述第二無線收發模塊和所述RS232串口連接。
6.根據權利要求5所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，所述匯聚節點還包括=USB接口和/或顯示器和/或存儲器；所述USB接口、所述顯示器和所述存儲器均與所述第二微處理器連接。
7.根據權利要求5所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，所述匯聚節點還包括一種以上第二水質監測傳感器；每一個所述第二水質監測傳感器均與所述第二微處理器連接。
8.根據權利要求7所述的基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，其特徵在於，所述第二水質監測傳感器包括PH值傳感器、水溫度傳感器、含氧量傳感器和重金屬離子傳感器中的一種或幾種。
專利摘要本實用新型提供一種基於無線傳感網絡的水環境汙染監測系統，通過在各個水資源監測點布置無線傳感節點，由無線傳感節點實時在線採集水質信息，並將採集到的水質信息發送給遠程監控平臺，由遠程監控平臺對水質信息進行分析，從而實現了對各個水資源監測點中水質情況的實時監控，一方面，為質檢部門提供了水質情況的原始數據；另一方面，當水資源監測點為工業廢水排汙監測點時，可以對工業廢水排汙情況進行監控，保證工業廢水排汙量控制在規定量之內。
文檔編號G01N33/18GK202562906SQ20122009806
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者鄒賽 申請人:鄒賽