鄱陽湖水質(zhì)檢測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
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由于鄱陽湖水域?qū)掗?，包括贛江（外洲站）、撫河（李家渡站）、信江（梅港站）、昌江（渡峰坑站）、樂安河（石鎮(zhèn)街站）、修河（永修站）、西河（石門街站）及博陽河（梓坊站）等區(qū)域，目前采用的水質(zhì)檢測方法為派人到各區(qū)域取水樣，然后放在專門的實驗室檢測。這樣不能實現(xiàn)對湖水連續(xù)檢測，而且效率不高。本文提出了水質(zhì)自動檢測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案，可以實現(xiàn)對水質(zhì)的自動檢測，而且檢測的數(shù)據(jù)可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到環(huán)保部門指定的接收點(diǎn)的計算機(jī)，利用該處計算機(jī)的軟件對檢測的數(shù)據(jù)實時顯示，并通過Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)多級管理。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
水質(zhì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)采用兩級體系 ,一級為環(huán)保部門指定的接收水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的計算機(jī)（上位機(jī)）,二級為水域的水質(zhì)監(jiān)測站。上位機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)視、管理和控制水質(zhì)監(jiān)測站;水質(zhì)監(jiān)測站負(fù)責(zé)水質(zhì)數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)傳送工作。上位機(jī)和水質(zhì)監(jiān)測站之間采用GPRS無線傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò),上位機(jī)配置固定的 IP 地址，各水質(zhì)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動通信公司統(tǒng)一的 SIM 卡,同時在上位機(jī)中利用編寫的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫保存相關(guān)水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，對信息進(jìn)行統(tǒng)計處理，產(chǎn)生各種報表輸出,支持24小時實時在線,實現(xiàn)信息采集點(diǎn)每隔20 min傳送采集的水質(zhì)信息數(shù)據(jù),并可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化顯示，實現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的地圖化、可視化。單點(diǎn)檢測點(diǎn)與上位機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
2 硬件設(shè)計
2.1 CPU模塊設(shè)計
鄱陽湖的水質(zhì)保護(hù)的重要性對水質(zhì)檢測提出了速度快 、測量準(zhǔn)確的高要求。CPU是整個水質(zhì)檢測的“心臟”和 “大腦”。作為整個系統(tǒng)的中樞，接受所有來自水質(zhì)傳感器的信號和數(shù)據(jù)，并對各個數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終發(fā)送給GPRS模塊。采用高性能的CPU芯片可以使水質(zhì)檢測的工作效率大大提高。本設(shè)計采用了一款三星公司的ARM 內(nèi)核芯片S3C44B0, 其工作效率是普通8位單片機(jī)的 4~5倍 ,非常適合于水質(zhì)參數(shù)的處理。S3C44B0是基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的一款CPU，32位寬度的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使代碼能夠在最大時鐘速率下運(yùn)行。從整體性能看，采用S3C44B0芯片設(shè)計的原因在于其速度快、調(diào)試方便、運(yùn)行穩(wěn)定。S3C44B0與其他外部設(shè)備連接信號線如圖2所示。
2.2 水質(zhì)傳感單元設(shè)計
水質(zhì)的好壞由pH值、渾濁度等參數(shù)決定，其中pH值為十分重要的參數(shù)，pH計電路如圖3所示。
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