无线传感器网络水污染监测系统的研究与设计

摘要

随着长江流域镇江段的经济和工农业的快速发展,长江流域面临着严峻的水污染形势,水质日益恶化,严重制约了经济的发展和影响人民的生活。为缓解和解决水污染的问题,对镇江段企业废水,城乡污水以及一些河流污染源的实时监测管理成为我们当今环境保护的重要工作。随着无线传感器网络成为国际上备受关注的热点,无线传感器网络在环境监测方面显示了广阔的应用前景,被认为是最有发展前景的技术之一。
　　 针对长江流域镇江段的一些造纸、化工企业等需长期排放污水的现状,基于传统水污染自动监测方法的特点,提出了一种实时的、远程在线的无线传感器水污染监测系统的解决方案。根据水污染中的各项需要检测的参数pH、COD、电导率、温度、氯离子等参数中,pH是水溶液最重要的物理化学参数之一,针对水污染pH值监测进行了研究和设计,构建了以pH值监测节点为主的无线传感器水污染测监测系统平台。系统利用部署在长江流域镇江段的无线传感器网络pH值监测节点对水域中的pH进行测量和数据采集,监测人员就可以获取实时的水质pH值参数并且对数据进行分析。在进行pH测量和数据采集时,根据长江流域水环境的流动性和能源受限特性,系统将pH传感器节点以固定防水箱的形式进行放置,防水箱漂浮在水面上,pH传感器探头置于水面以下,无线通信模块则放置在防水箱顶部,每隔5至10分钟,pH传感器节点自动采样一次水域的pH值并上报数据。
　　 系统是以基于低功耗混合信号ISPFLASH微控制器C8051F930和高集成度、低功耗、多频段的Si4432无线收发芯片为硬件开发平台,重点描述了硬件平台中各个功能模块的细节和软件框架,最后对硬件进行了简单调试。通过模拟实验来获取水环境中的pH值的相关数据,对水污染中的pH值进行实时、无线、远程监测,实现了数据的即时收发,达到了预期目标,证明了系统的可行性。提高了水污染监测的信息化水平并最终达到水污染监测系统的自动化、信息化和现代化的目的。