無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)測中的應用

李建武 沈陸嶺

武漢天虹環(huán)保產業(yè)股份有限公司

無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)測中的應用

李建武 沈陸嶺

武漢天虹環(huán)保產業(yè)股份有限公司

無線傳感器網(wǎng)絡即為通過放置于監(jiān)測區(qū)域中的廉價微型傳感設施節(jié)點所構建，經(jīng)無線通信形式構建一個多跳的自組織的網(wǎng)絡機制，其主要是為了配合地感知并處理網(wǎng)絡范圍內感知對象的基本信息，同時傳輸至觀察人員。此次研究內容以改變現(xiàn)階段環(huán)境監(jiān)測技術及規(guī)避環(huán)境監(jiān)測中的問題為目標。因無線傳感器網(wǎng)絡技術的數(shù)據(jù)采集點能夠在大部分地區(qū)分布，可以很好的改變監(jiān)測布局，因此第一時間搜集精準的監(jiān)測參數(shù)，而且在此過程中無需依附于固定網(wǎng)絡，分析成果具有很高的應用價值。

無線傳感器；在環(huán)境監(jiān)測；應用

1 前言

無線傳感器網(wǎng)絡的大氣環(huán)境監(jiān)測機制是通過硬件與軟件所構成，硬件涵蓋了監(jiān)測氣體以及溫度的傳感設施節(jié)點，相應的增加電路，其應用服務設備與參數(shù)服務器構建軟件部分，其具有方便布置、結構緊湊、成本低、易于維護以及測量精度高等特性。

2 無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念

無線傳感器網(wǎng)絡是一種分布式傳感網(wǎng)絡，其末梢即為能夠感知及檢查外部環(huán)境的傳感器。WSN內的傳感器經(jīng)無線方式予以通信傳輸，由于網(wǎng)絡設置便捷，設備位置能夠被輕易變更，還能夠與互聯(lián)網(wǎng)予以有線及無線方式的連接。經(jīng)無線通信機制構建的一個多跳自組織的網(wǎng)絡。傳感器網(wǎng)絡有效的集合參數(shù)的采集、處理以及傳輸?shù)裙δ?。傳感器網(wǎng)絡和通信技術與計算機技術共同構成信息技術的三大支柱。無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network,WSN）是通過相關靜止及移動的傳感器以自組織及多跳的方式構成的無線網(wǎng)絡，以協(xié)作區(qū)域采集、感知、處理與傳輸網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內被感知目標的相關內容，同時將相關數(shù)據(jù)傳輸至給網(wǎng)絡終端。

3 系統(tǒng)基本構架

依附于無線傳感設備網(wǎng)絡的構架，我們將其分:第一，通信節(jié)點。第二，Sink節(jié)點。第三，應用服務設施。第四，參數(shù)服務設施通信節(jié)點。參數(shù)服務設施通信節(jié)點涵蓋了搜羅數(shù)據(jù)與通信等功能，參數(shù)服務設施不僅能夠予以信息的發(fā)起，而且還可以視為信息的介質，Sink節(jié)點經(jīng)響應串口線完成與計算機的對接。

4 軟件系統(tǒng)的功能

無線傳感器網(wǎng)絡的軟件系統(tǒng)包括下述3個模塊：（1）參數(shù)轉換及修正指標模塊。（2）串口通信模塊。（3）參數(shù)統(tǒng)計和儲存模塊。串口通信模塊收集參數(shù)幀中的傳感設備采集信息與通信節(jié)點區(qū)域信息。參數(shù)轉換及修正模塊則實施串口模塊轉輸?shù)?進體系傳感設備所采集的信息轉換才成10進制信息，同時依附于溫度參數(shù)與氣壓參數(shù)對SO2的飽和度予以修正，在此基礎上將其轉換為常態(tài)下的體積飽和度;參數(shù)統(tǒng)計及儲存模塊可以對上述氣體的質量飽和度予以儲存，同時將存儲值予以統(tǒng)計，最后計算出每小時及每日的均值，實時參數(shù)與平均參數(shù)在數(shù)據(jù)庫服務設備予以備份，最后計算出每日均值的報表，在監(jiān)測氣體質量飽和度超標時，會提供預警信息。

5 上位機軟件

無線傳感器網(wǎng)絡上位機軟件在功能方面分成:（1）參數(shù)庫服務軟件。（2）監(jiān)控軟件。而監(jiān)控軟件在功能模塊上包括：（1）參數(shù)顯示模塊。（2）參數(shù)接收及提取模塊。（3）參數(shù)儲存模塊。（4）報警模塊。參數(shù)庫服務軟件包括：（1）報表生成及動態(tài)曲線錄入模塊。（2）參數(shù)記錄模塊。

6 監(jiān)控軟件

監(jiān)控系統(tǒng)可以初始化相關重要的變量，打開連接傳感器網(wǎng)絡Sink節(jié)點的串口，同時對其予以初始化，在此基礎上開啟監(jiān)聽線程同時連接參數(shù)庫，監(jiān)聽線程進入循環(huán)模式，進而監(jiān)聽參數(shù)的傳輸，直至接收完成并關閉消息。若有參數(shù)傳輸，接收參數(shù)同時評定參數(shù)格式是否正確，若格式不匹配，則屏蔽收到的非法參數(shù)，若數(shù)據(jù)格式正確，則搜集有效的信息，因為提取的參數(shù)是以16進制表示的字符組，而為用戶與參數(shù)記錄的進制主要以10進制為主，因此要將有效參數(shù)字符組轉換為所需的參數(shù)，在此基礎上將它體現(xiàn)于實時監(jiān)控界面，同時還要將轉換后的參數(shù)錄入至參數(shù)庫，以備今后隨時調出并予以報表制作，若參數(shù)超過了指標的極值，會進行報警提示。

7 總結

綜上所述，無線傳感器網(wǎng)絡即分布式傳感網(wǎng)絡，無線傳感器網(wǎng)絡末梢即為能夠感知及檢查外部環(huán)境的傳感器。WSN內的傳感器經(jīng)無線方式予以通信傳輸，由于網(wǎng)絡設置便捷，設備位置能夠被輕易變更，還能夠與互聯(lián)網(wǎng)予以有線及無線方式的連接。經(jīng)無線通信機制構建的一個多跳自組織的網(wǎng)絡。傳感器網(wǎng)絡有效的集合參數(shù)的采集、處理以及傳輸?shù)裙δ?。參?shù)轉換及修正模塊則實施串口模塊轉輸?shù)?進體系傳感設備所采集的信息轉換才成10進制信息，同時依附于溫度參數(shù)與氣壓參數(shù)對SO2的飽和度予以修正，在此基礎上將其轉換為常態(tài)下的體積飽和度;參數(shù)統(tǒng)計及儲存模塊可以對上述氣體的質量飽和度予以儲存，同時將存儲值予以統(tǒng)計，最后計算出每小時及每日的均值，實時參數(shù)與平均參數(shù)在數(shù)據(jù)庫服務設備予以備份，最后計算出每日均值的報表，在監(jiān)測氣體質量飽和度超標時，會提供預警信息。監(jiān)控系統(tǒng)可以初始化相關重要的變量，同時對其予以初始化，在此基礎上開啟監(jiān)聽線程同時連接參數(shù)庫，監(jiān)聽線程進入循環(huán)模式，進而監(jiān)聽參數(shù)的傳輸，直至接收完成并關閉消息。若有參數(shù)傳輸，接收參數(shù)同時評定參數(shù)格式是否正確，若格式不匹配，則屏蔽收到的非法參數(shù)，若數(shù)據(jù)格式正確，則搜集有效的信息，因為提取的參數(shù)是以16進制表示的字符組，而為用戶與參數(shù)記錄的進制主要以10進制為主，因此要將有效參數(shù)字符組轉換為所需的參數(shù)

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