多参数海洋环境网络监测系统设计与实现

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中国海岸线长约3.2万千米,其中大陆海岸线1.8万千米,岛屿海岸线1.4万千米,海洋蕴藏丰富的能量和矿产资源,人们开发和探索的领域逐渐从内地向沿海及近海地带扩展。海洋环境监测系统是集无线通信技术、传感器技术、微电子技术、物联网等先进技术为一体的综合体系,是认识海洋、开发海洋、保护海洋的基础。至今为止,建立在我国海岸线上的监测节点和沿海信息站存在数量少,分布不合理,观测方法不够完善,技术手段相对落后等问题;由于电池能量耗尽导致监测节点失效会影响整个无线传感网络生命周期以及系统功能;定位技术在海洋监测系统的应用广泛,但目前实现的定位系统常具有价格昂贵、设备体积大、定位范围小、精度低等特点,无法满足实际需求。因此,建立一个成本低、功耗小、系统稳定的多参数海洋环境网络监测系统具有非常重要的意义和研究价值。  本文研究了一种多参数海洋环境网络监测系统,它充分利用无线传感器网络的特点,结合我国近海海域特征,从功耗、成本和稳定性等角度找到一个平衡点。本文着重研究一种基于无线传感器网络的先验概率事件驱动网络,实现自组织组网、定位和环境监测功能。实验结果表明,本文提出的基于无线组网的多参数海洋环境监测系统总体成本较低且具有良好的系统稳定性和实践性。  本文的主要工作概括如下:  (1)基于433MHz频段的无线射频模块,构建一个自组织网络。在无线网络的基础上,深入研究其通信协议;通过设计无线网络路由协议提高系统性能。  (2)形成基于先验概率的事件驱动网络,区域内终端节点自动成簇,根据先验知识设置阈值,实现事件侦听,降低系统功耗,减少冗余信息。  (3)基于无线传感器网络的特性,本文研究与实现基于无线信号强度指示RSSI的定位系统;结合多点定位技术,实现待定位对象的可靠定位。  (4)终端传感器设备通过各类传感器实现对风速、空气温湿度、海水温度、海水PH值等多种环境参数实时采集,并通过无线传感网络向监测中心传输。  (5)在Windows平台上,基于MySQL数据库和Tomcat服务器平台,搭建B/S架构的海洋环境监测平台,节点位置、环境参数及分布情况实时显示。
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