基于无线传感网的环境监测系统关键技术与应用研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:smallfishyl
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针对传统的基于无线传感网的环境监测系统存在的弊端,本文提出了一种改进的基于无线传感网的环境监测系统。在高能耗的节点上加入太阳能供电模块,解决能量自给问题;同时设计压缩采样模块,降低采样频率,进一步降低能耗;根据环境参数变化相对平稳的特点,设计高兼容性的移动节点,可动态融合各簇的传感网,解决簇内死亡节点带来的数据缺失问题,提高网络的健壮性。高耗能节点同时搭载GPS(全球定位系统)和GSM(全球移动通信系统)模块,可实现环境监测参数和监测位置的匹配,解决传统监测系统的信号干扰问题。本文具体贡献有如下三点:(1)详细分析了目前主流的环境监测传感器类型(空气和水质传感器)以及在无线传感网中的具体应用,介绍了每个传感器数据采集原理和采集精度;设计了传感器原始信号的调理电路,对复杂的信号进行处理以满足ADC采样要求;(2)为了使无线传感器节点在户外可以保证长时间的工作,必须延长生命周期。增加能量供给和减少能耗是延长生命周期的关键问题。本文设计了高效率的太阳能模块,同时利用压缩感知原理,设计了AIC(模拟信息转换器)模型,将稀疏的原始信号压缩,降低了采样频率从而降低了采样能耗;(3)当节点处于复杂环境,容易受到环境中其他频率信号的干扰,数据缺失时有发生;为了提高网络健壮性,本文设计了高兼容的移动节点,采用了基于信道的智能识别技术,可以智能识别网络覆盖范围内的网络信道,动态改变网络拓扑结构,使数据可以在移动自组织网络内完成转发。通过实际测试,以上方案可行有效,实验效果理想,具有很好的应用前景。
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