王慧媛浙江师范大学数理与信息工程学院



基于Andriod和无线传感网络的水质监测系统

王慧媛
浙江师范大学数理与信息工程学院

摘要：基于Andriod和无线传感网络的远程水质监测系统作为一个新兴的项目，具有广阔的发展前景。在提高电站、水利局的管理水平、提升我国水资源保护的水平、推进对广大人民群众对水质了解等方面均可取得很好的效果。

关键词：Zigbee无线传感网络；网络节点；水质监测；乐联网开发平台

引言

近年来，我国的社会经济飞速发展,环境问题却日渐凸显，对水资源的保护更是迫在眉睫。2013年12月26日，浙江省委省政府在全省经济工作会议上，作出了“五水共治”、“五措并举”的工作部署。然而，传统的监测方法多是在某些断面或监测点定时定点取样之后，将样品带回实验室分析或现场测定，监测频率也是每月数次，无法及时、准确的反映水质污染变化过程。随着电子技术的发展，目前国内外在水质监测系统上的研究和应用已经从传统的人力监测发展到现今的在线监测系统，但由于数据传输多采用有线网络，致使布线繁琐、维护困难、价格不菲等缺点。

1.无线传感网络的水质监测系统基本构架

1.1水质监测系统要求

本文研究采用基于Zigbee技术的无线网络实现在自然环境中对水质数据的采集，通过互联网将水质数据传输到远程中心服务器。监测区域部署传感器终端节点，在网络的可覆盖范围内活动，通过网络内的路由节点接入互联网。Zigbee网络具有自组织、动态路由、网络节点少等特点。同时Zigbee网络考虑了节点的能量节约，减少节点处理器的计算负担等问题。

1.2无线传感网络结构

无线传感器网络通常包括传感器节点，汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内，节点以自组织的形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点，最后通过Intemet或其它网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的，用户可以通过管理节点进行命令的发布，告知传感器节点收集监测信息。Zigbee技术是一种把低能耗、低成本作为重要目的短距离无线通信技术，其PHY层和MAC层协议基于IEEE802.15.4协议标准。

2.基于Andriod和无线传感网络的水质监测系统硬件设计

2.1水质采集点子系统

为了彻底了解河流的水质情况,在每个节点处往往需要监测水质的多种参数,例如PH值、硝酸盐氮、高锰酸盐、氨氮、溶解氧、温度、电导率等。本设计利用温度传感器、酸碱盐浓度传感器、电导传感器来分别测定水溶液的温度、PH值和电导率，同时利用溶解氧传感器检测水中溶解氧量。传感器将感受到的的信息以电信号的形式输出之后，通过信号调理及A/D转换电路得到稳定的电信号，单片机对信号按照预存指令进行分析处理，一般的传感器输出标准的4～20mA电流或0～5V电压。

2.2STM32嵌入式微控制器与无线传感网络

STM32单片机能够对多路传感器输出信号进行采集并处理，并将采集结果通过串口发送至与其相连的zigbee中，zigbee通过其特定协议栈可以将水质信息发送至相应总节点，通过节点之间的信息传递可将最终信息发送到设备终端，在总结点处，zigbee将接收到的数据同样通过串口反馈给STM32单片机，单片机对数据进行分类处理之后将控制GSM无线数据传输模块将数据发送到提前制作好的网页链接上，使数据能够不断进行更新。

2.3监测控制设备

乐联网是一个物联网的创意云平台，借助这个平台，我们可以注册并创建自己的账号并添加自己的测量设备，测量数据可根据发送到网络中数据的更新而改变，同时轻松生成安卓手机客户端，使用户随时随地可以检测到每个传感器节点数据的动态信息。电脑用户也可以输入网址轻松查看测量数据。

3.基于Andriod和无线传感网络的水质监测系统设计模型

本系统由水质采集点子系统、STM32嵌入式微控制器、zigbee无线传感网络、GSM无线数据传输模块、监测控制设备组成。具体方案如图1所示。

图1　基于Andriod和无线传感网络的水质监测系统设计模型

4.结束语

随着工农业和经济建设的不断发展，我国频繁发生环境污染重大公共卫生事件，调查研究表明，在绝大数环境污染事件中水污染所占比例高达70％。面对此类问题，无线传感器网络这一新兴技术为人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。如今本技术在国内正处于起步阶段，未得到推广，远程监测的功能也没有得到真正的完善。但是，随着水利水库、电站管理的智能化发展，本系统必定会广泛的应用，体现其真正的价值，在水质监测方面必将掀起一场新的革命。

参考文献：

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[5] Akyildiz I.Su W.Sankarasubramaniam Y Wireless sensor net-works:A survey.2002.

基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目2015R404014。

作者简介：王慧媛(1995-)，女，本科，主要研究方向：测控方向。