基于无线传感器网络的海洋水环境监测系统的设计

分享到:

引言

近几年来,随着海洋事业的迅速发展,海洋环保已经提上议事日程。因此,海洋水环境监测成为人们越来越关注的焦点。

无线传感器网络广泛应用于军事侦察、环境监测、目标定位等领域,能够实时地感知、采集和处理网络覆盖范围内的对象信息,并发送给观察者。它具有覆盖区域广,可远程监控,监测精度高,布网快速和成本低等优点。把无线传感器网络技术应用到海洋水环境监测系统中,是人们近几年来研究的焦点。

Zigbee与其他的无线通信标准相比,适用于吞吐量较小,网络建设投资小,网络安全性高,不便于频繁更换电源的场合。在工业控制领域利用传感器基于Zigbee技术组成传感器网络,可以使得数据采集和分析变得方便和容易。Zigbee网络用于传感网络的组建很重要的一点在于它的低功耗,其发射功率仅为0~3.6dBm;它的通信距离可达30~70m,具有能量检测和链路质量指示能力,可以自动地对自身的发射功率进行调整,可以在保证通信链路质量的前提下最小地消耗能量。网络功能是Zigbee最重要的特点,也是与其它无线局域网标准不同的地方。在网络层方面,Zigbee的主要工作在于负责网络机制的建立与管理,并具有自我组态与自我修复功能。

IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kb/s)、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术,网络层以上协议由ZigBee联盟制定,IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。完整的zigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、以及数据链路层和物理层组成。协议栈结构如图l所示。

 

1 传感网络的构成

本文设计的无线传感器网络的组成包括传感器节点、汇聚节点和网关节点,主要负责探测海洋区域内的各种情况,包括油污检测、浊度测量、化学需氧量测量、海藻测量等等。

传感器节点主要负责网络的形成,海洋各项参数的采集,并将数据通过多跳的形式传输到汇聚节点。

汇聚节点是无线传感器网络的中心节点,负责网络的发起,拓扑的形成与维护,网路数据的汇聚与处理,与监控系统的通信与信息交互。汇聚节点是传感器节点终端节点中能力较强的一种。

网关节点接收来自其他节点的数据,并对数据进行校正、融合等处理,然后发送给监测中心。对于监测中心所发指令进行相应处理,用来确定各个节点的工作状态。

后台监测中心负责对发送回来的海洋参数数据进行汇总与处理,网络拓扑的控制,网络的监护等工作。

整个海洋监测系统由一定数量的传感器网络终端节点、少量汇聚节点、一个网关节点以及后台监测系统组成。为了探测一定区域,需要在该区域内布置一定数量的传感器节点,以达到对整个区域的覆盖,并且需要一个网关节点完成对来自传感器终端的数据的融合,上传给后台监测系统,完成数据的分析与处理。从网关节点到监控中心距离一般都比较远,可采用现有的GPRS网络进行远程数据传输。GPRS网络连接费用相对低廉,传输速率较高,性价比较高,而且能够永远在线。传感网络结构示意图如图2所示。

继续阅读
2016年中国工业无线传感器网络产品市场应用趋势

在工业领域,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)在工业物联网应用过程中起到了枢纽的作用,负责将独立的传感器单元通过无线网络连接起来,并将各个传感器采集的数据进行传输汇总,以实现对空间分散范围内物理或环境状况的协作监控,进而根据这些信息进行相应的分析和处理。

车联网将成为智能交通发展新动向

随着我国私家车增多,伴随的交通问题也越来越明显,我国15座城市交通拥堵每天损失10亿元,我国每年交通事故50万起,因交通事故死亡人数均超过10万人。业内专家认为,车联网成为智能交通发展新动向。 车联

无线技术改变仓库和工厂

如今,越来越多的人将无线技术视为一种取代电缆进行数据传输的可靠、稳健型替代方案。仓库、航运码头、机场、制造工厂、工业园区甚至货车停车场也都因为迅速发展的无线技术而发生着重大变化。 由有线技术向无线

基于GAF的无线传感器网络MAC协议

无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统,主要用于收集、传播和处理传感信息。 与传统的无线自组织网络不同,无线传感器网络节点数目庞

无线传感器网络紧急数据实时融合策略

引言 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)集数据的采集、传输、融合分析于一体,在环境监测、医疗监护、城市交通管理、军事侦察等领域具有广阔的应用前景[1]。无线传感

精彩活动