无线环境监测范文精选

无线通信技术、无线技术给人们带来的影响是无可争议的。如今每一天大约有15万人成为新的无线用户。该课题的主要技术在于无线数据传输，研究该课题的主要意义在于让我们更加深入地了解无线数据传输的原理。本课题的研究对象是通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路的功能、原理和基本组成。在科学技术的快速发展，通信集成电路不断更新的今天，研究本课题应特别注意对电路功能和基本原理的理解。

一、系统方案设计

（一）设计任务

设计并制作一套无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测与采集。该装置由 1 个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。每个装置由无线收发信机，耦合线圈（天线），传感器，信息处理器，显示器等多个模 块构成，实现监测终端对不同探测节点周边环境信息的探测与采集。命题所要求系统具体的性能与术指标：实现无线数据通信；探测节点可预置编码，并不多于255个；温度测量范围0℃～100℃，绝对误差小于2℃；探测有无光照；探测时延小于5s；监测终端与探测节点通信距离不小于10cm，增加节点转发功能，通信距离不小于50cm；尽量降低整套装置的功耗。

（二）方案论证与选择

1.调制解调方式

数字通信中常用的调制方式有ASK，FSK，PSK等。由于探测节点由电池供电，而FSK或PSK调制解调方式需要的供电电压和功耗较高，所以我们选用功耗低且易于实现ASK调制解调方式。

2.载波频率

（湖北君邦环境技术有限责任公司 湖北 武汉 430022）

【摘要】伴随着社会的不断发展，科学技术水平不断提升，无线电技术的应用也越来越广泛，并且随着科技的发展，无线电技术也取得了长足的发展，涉及到无线电的业务也变得越来越广泛，台站的数量也在不断增加，但是出现的问题就是无线电频谱资源变得越来越紧张，所以无线电电磁环境变得也越来越复杂，为了更好的掌握无线电电磁环境的变化，促进无线电更好的为人们的发展服务，因此需要做好无线电电磁环境的监测工作。本研究针对无线电电磁环境的监测系统问题展开了一系列的阐述，首先分析了无线电电磁环境监测系统的主要组成，然后分析了在开展无线电电磁环境的监测过程中需要注意的问题有哪些，对于掌握无线电电磁环境的变化有一定的指导意义。

【关键词】无线电 电磁环境 监测系统

一、前言

正如平时所熟知的地形条件，水文条件及气象环境一样，无线电电磁环境本身也存在于空间中，无线电电磁环境指的是在某一时间段，某一空间范围内人为的电磁现象和自然界本身存在的电磁现象的总和。鉴于电磁环境与无线电设备的工作状态有直接关系，因此需要做好无线电电磁环境监测，一旦无线电电磁不正常也就是平时所讲的电磁干扰。由于电磁环境的稳定性受到众多影响因素的影响，因此需要就无线电电磁环境监测系统展开细致的研究，才能控制好电磁环境更好的为社会发展服务。

二、无线电电磁环境监测系统的主要组成分析

（一）监测控制中心

监测控制中心是无线电电磁环境监测系统的主要组成，整个监测网络需要对来自于不同地区，频域监测数据进行采集，然后分析数据，促进自动监测工作的完成。监测控制中心主要利用无线电管理内部的网络实现对下级控制中心的控制，监测控制中心是整体监测数据的聚集点，正是由于其具有非常强大的数据处理功能，因此是整个监测系统的中心组成。

摘 要：随着科学技术的迅速发展，环境监测的方法也从原始的人工监测发展为智能化的设备监测。虽然环境监测越来越受到人们的重视，但是目前大多数采用的还是人工及半自动方法采集环境因子，效率低精度差。本文主要提出一种基于无线传输技术的低功耗、智能化、低成本的环境监测系统，本系统可以实现环境监测指标的实时自动测量、自动传输、可视化展示等问题。

关键词：无线传输；环境监测；Zigbee

1 研究背景及意义

近年来新兴了一种性能稳定、传输效果较好的无线数传网络，主要用于传感器间近距离无线通信连接。基于这种无线的传输技术而开发的硬件模块，具有低成本，低功耗，协议简单，安全可靠，自动组网等特点。目前，此项技术已经日趋成熟，并被应用于多种行业。

传统的环境监测的过程一般为接受任务，现场调查和收集资料，监测计划设计，优化布点，样品采集，样品运输和保存，样品的预处理，分析测试，数据处理，综合评价等。同时监测地域的分散性，环境变化过程的缓慢性，监测的时间跨度也很大，所以目前常采取的是周期性的间断监测。传统的监测方法，对突发状态现象调查无法完成，而应用这种无线传输技术的监测平台可以随时不间断的进行监测。

2 基于无线传输的环境监测系统

本文将无线传输技术用于环境监测，搭建环境监测平台，该平台将具备连续性、追踪性的特点，对突发环境事件的研究提供帮助。将来随着该平台研究更加成熟，还将具备综合性特点，非常符合环境监测的要求。首先将开发的微传感器节点模块按照一定要求布置在监测环境中，实时采集各类环境数据，然后通过中心节点（具有协调器和路由的功能）将数据传递给网关，最后网关将收集到的整个子网络的信息通过系统内网传给基站。基站与一个数据库和 Internet 网联接，将收集到的数据进行相应的处理。最后，终端用户可以通过 Internet 网访问数据库得到自己感兴趣的信息，并且能够根据需要作出下达指令，控制节点运行。实现对环境的实时监测以及下达控制操作的目的。

1）无线技术综述：Zigbee 技术是专门为了低功耗的无线传感器网络研发的通信协议，通过对比 Zigbee技术和其它无线通信技术的特点，总结出 Zigbee 技术是无线传感器网络的最优选择。本文重点从整个构架上阐述了基于 Zigbee 环境监测平台的系统研究。为了适合无线网络中传感和控制设备通信的特定的需求，传感和控制设备的通信并不需要高的带宽，但是他们要求快速的反应时间，非常低的能量消耗，以及大范围的设备分布。Zigbee 协议应运而生，它继承了以往协议的优势，为无线网络中传感和控制设备之间的通信提供了一个极好的解决标准。

（西南石油大学机电工程学院 四川 成都 610500）

摘 要：根据无线通信技术低功耗、低成本和动态性的优点，研究基于无线传感网的井场环境监测系统，对井场环境进行监测，防止井下事故的发生。系统的硬件由终端、路由器、协调器、上位机四部分组成，主要针对井场环境监控困难、环境复杂、事故易发的情况。该系统软件的基本思想是：先初始化系统，然后启动A/D转换，将采集到的数据送给CC2530进行存储、数据处理，最后利用CC2530的RF收发器对数据进行发送。该系统采用无线ZigBee技术作为传输方式，同时结合了虚拟仪器技术，对上位机界面进行了设计。系统测试过程稳定，结果可靠，同时抗干扰能力较强且可以应用于多种户外环境参数的采集与监测。

关键词：井场环境监测；无线通信技术；ZigBee；数据采集

项目资助：本研究受油气消防四川省重点实验室开放基金项目（No. YQXF201602），2016国家级级大学生创新创业训练计划项目 （项目号：201610615030）资助。

1引言

随着能源危机的到来，对石油资源的长期、安全、高效开采，已成为大家研究的话题。井场环境条件恶劣，危险性高，需要监控参数多。由于对相关参数的控制不及时而造成的一些或大或小的事故，造成这些事故的原因除了所处地质的本身条件外，很多时候都是由于对采油参数的控制不及时而造成的。进入21世纪，他们不仅使用无线通信技术来对井场环境进行监测，而且在钻井技术方面也实现了自动化。但是在井场环境中有线方式在一些应用中存在一定局限性，如需经过强腐蚀地段等。因此无线通信技术得到高度重视。无线通信技术具有低功耗、低成本和动态性等优点[1]。它们能够很好的应用到环境无线监测，因此，研究基于无线传感网的井场环境监测系统具有十分重要的作用和意义。

2 井场环境无线监测系统的硬件设计

2.1 系统硬件的设计框架

摘要：环境监测系统由一个监控终端与若干探测节点构成。监控终端由键盘模块、液晶显示、探测模块及无线收发模块等组成，利用无线模块能够对其它探测点的环境数据进行实时收集，还可探测本地环境数据，及时警告长处探测阈值的节点数据。探测节点则由环境监测模块与无线收发模块构成，能够探测周边环境数据，数据可及时上报，对环境保护决策有重要意义。为有效扩宽环境监测系统相应覆盖范围，文章在检测环境污染因子（二氧化硫、二氧化氮、臭氧等）时，选用了预设路由的接力数据传输方式，对于低功能无线传输模块具有较近的传输距离问题有效得以解决。

关键词：环境监测；实时监控；无线通信；接力传输

无人值守综合监控系统可在比较复杂环境中实现无人值守检测，集中式管理与分布式监控远程设备。对于无线远程实施监控系统来讲，在系统内充分运用了诸多先进技术，如无线通信技术、现代传感技术及环境测试技术等，可将其大致划分为三部分，即以Web为基础的数据与分析模块、服务器端接收存储模块及终端采集发送模块。本文基于MSP430探讨环境监测系统的设计路径。

1.系统分析与模块介绍

1.1系统总体设计

无线环境监测系统设计中，选用节点寻址技术，实施多节点通信。手机无线通信距离外的各节点数据，乃是无线实时检测系统所需解决的关键问题，也就是监控终端采用切实办法对无线通信距离之外的探测节点数据进行实时收集，有别于其它类型的预设路由的接力数据传输方式，对于覆盖区域相应拓展问题给予了有效解决，在运行中，监控终端始终均为主控，能够收集制定区域框架内各探测节点的实时数据，而对于特殊情况，针对所接收到的远端请求，能以被动的方式来接受，若在节点发生紧急情况，能够及时作出处理。而对于探测节点，其处从属地位，监控终端对其实施控制，在紧急状况下，可调整至主动发送，保证能够及时上报可能出现的环境污染因子。

1.2系统硬件设计

1.2.1硬件设计思路

摘 要：高校实验室在上课期间，人员集中，室内环境质量恶劣，对师生的健康和学习效率有着很大的影响。文中选择高校实验室作为研究对象，通过对实验室室内环境监测技术的研究，为营造健康舒适的高校室内环境提供了一种技术支持，从而为实现高校室内环境质量的健康可持续发展奠定了基础。

关键词：室内环境质量监测；温湿度；光照；ZigBee

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）01-00-03

0 引 言

健康舒适的室内环境对任何一种建筑来说都尤为重要，实验室作为人员密集型建筑，良好的室内环境有助于提高学生的学习效率。如果温度过高或过低，湿度过湿（高于70%）或过燥（低于30%），光照的过明或过暗，都会使学生产生不适感，影响正常排汗和情绪、降低注意力。由此可见，实验室环境的不尽人意，在无形中影响了学生的健康和学习效率。因此，开发了室内环境质量无线监测系统，以便24小时监控实验室的环境质量参数。本无线检测系统的主要特点如下：（1）该系统可以延长实验室里面设备的使用寿命，为设备提供一个安全的使用环境；（2）该系统能够提高管理效率，温湿度数据可以远程传输，管理人员在巡查的时候不必到机房去就可以远程了解实验室的环境问题；（3）本系统可以代替管理人员24小时监控非上班时间实验室存在的安全隐患，达到对实验室远程监控的目的。

1 系统总体设计

在日常生活中，由于存在个体差异，在各种条件下要找到一个单一的指标来准确反映人体对环境的舒适性是很困难的。因此，在环境舒适性的检测过程中，我们往往关注三个比较重要的影响环境舒适性的因素：温度、湿度、照度。所以本系统针对实验室的环境分别采集温度、湿度、照度这三个因素来衡量实验室环境的舒适性。系统的总体设计框图如图1所示。

图1 室内环境无线监测系统的总体设计框图

最近几年，伴随水产饲养规模化、集约化程度日渐升高，水产品质量安全问题日益突出，特别需要建造一项水产养殖水质环境监测系统，方便及时地监管。

一、水产养殖水质环境无线监测的意义

监测饲养鱼类生活水质的情况，从而使用有效的措施改善水质，保证水产品质量安全，实现安全生产的目的。WSN（无线传感器网络）具有人工自动智能化程度高、信息时效性强、所覆盖区域很宽广、能完成多路传感器数据一起采集、扩展性好等特点，将其用于水质环境监测相关领域有着很广泛的应用前景。当前，我国及国外均已开展了WSN在水质监测方面的相关应用探究。我国专家所带领的团队设计了基于WSN的海洋环境监测系统，已具备海洋生态环境监测等功能；基于ZigbeeWSN与互联网Internet结合的远程实时水质监测相关工程型系统，实现了水质监测相关数据的获取及疏导。可是上述监测系统很多使用水质自动监测仪进行监测，此仪器是根据测量电极、变送器设备以及显示等功能性设备组成的一体化装配硬件，它个头大、价格高，且需要时常供电，无法应用于大范围水域进行监测等缺点。下文根据水体的T、pH和溶解氧浓度为监测对象，设计了一套基于WSN的水产养殖水质监测系统。在调理电路相关的同时，无需供电，实现了监测过程整体所设想的无线化。这套系统使用起来不僵硬，能对大范围养殖领域实现水质环境相关数据的实时获取、无线传输和远程监测等技术手段。

二、局域语言编程系统整体设计

本文所提到的局域语言编程系统主要由多相关数据养殖水资源质量Sensor（传感器）、数模变送局部模型、WSN、GPRS发送单位、数据及时分析查询以及短信预警局域语言编程系统等几个部分组成。基于网络的智能化养殖水资源质量相关数据及时监管测试预警局域语言编程系统，不仅可以对养殖水资源质量环境相关数据开展及时监管测试，还可以对监管测试相关数据开展数据融合，并建立养殖水资源质量相关数据的历史综合大数据，从而为科学养殖提供基础可靠数据。

三、局域语言编程系统主要功能

本文局域语言编程系统的主要功能是及时监管测试养殖水体的养殖水资源质量环境变化，并通过无线通信技术将监管测试数据传输到监管测试中心，以实现数据持续记录、分析处理并及时预警的目标，实现对水体环境非正常情况的及时预警，并在第一时间提醒相关人员使用必要的调节措施。1.养殖水资源质量监管测试局域语言编程系统使用相关数据养殖水资源质量Sensor（传感器），可及时监管测试养殖水体的T、pH值、溶氧量等相关数据。2.监管测试局域语言编程系统持续二十四小时不断自动监管测试各种各样的养殖水资源质量相关数据，并自动发送到大数据接收器，与此同时记录并做相关方向的分析。3.数据接收器获取各监管测试相关收集点数据，相关接收者可随时通过个人电脑操控客户端软件，及时调取查看检测数据或开展辅助分析相关工作。4.数据分析局域语言编程系统可通过图表形式显示检测数据，提供比较直观具体的养殖水资源质量环境变化趋势。同时，能及时保存所获取的数据信息，并建立大容量的“养殖水资源质量环境历史大数据”，为水产养殖相关探究与生产提供了可靠依据。

四、无线Sensor（传感器）网络节点硬件设计

认识当前状况

我们有必要进一步认识和理解太阳电磁辐射是如何影响地球环境包括气候的。这需要对太阳光辐射进行持续和长期的监测，并对大气层、海洋和陆地表面特征变化进行连续观测。然后，对这些信息加以汇总，从而提高气候变化的建模效果，需要特别注意的是臭氧层变化问题，有必要对此进行连续观测，以确定由此造成的对环境以及人类健康的影响。自然资源的可持续管理也需要对地表变化的机理加以掌握和理解．我们必须能够对全球环境进行评估，并能知道其如何变化，这非常重要因为只有基于这样的坚实基础才能制定程序，从而实现对环境的保护，确保粮食安全以及带来因气候变化带来的人道主义后果。

卫星遥感工具

作为全球无线电通信系统的一部分，卫星在收集全球气候数据和气候变化数据前面发挥了重要作用，目前卫星主要用于监测碳排放、极盖和冰河存储的冰量的改变，以及大气温度的变化方式通过遥感，能够获知陆地覆盖和较大范围发生的任何变化的最准确和最新信息，还能提供除遥感外其他途径无法获得的偏远地区数据。重复测量使得有可能为跨越若千年代的遥感数据创建档案，这些数据可用于创建陆地覆盖和陆地使用方面的时问序列数据。

国际电联的职能

国际电联无线电通信部门(ITU—R)在气候变化领域开展了重要工作。特别值得一提的是，ITU-R研究成果作为基础资料，多次在及时处理气候变化紧迫问题方面发挥了重要作用。例如，题为“用于地球观测应用的无线电通信的使用”的第673号决议(WRC-07)指出，90%以上的由然灾害与气候或天气有关，根据该决议，有了地球观测数据，将更容易理解气候变化问题，从而更容易建立气候变化各方面的模型，并对之进行验证。这显然有利于政策制定工作的开展。第672号决议(WRC-07)“在7750-7 850 MHz频段为H星气象业务静展划分”队为，在全球火预报以及气候变化和气候有关的灾害危险预测方面，气象卫星数据发挥着重要作用。

规则性标准和技术标准

ITU-R为卫星和地面，气候监测及数据分配系统的正常运行建立了规则性基础和技术基础（见框）。其做法如1、划分必要的无线电频谱和p景轨道资源；分析新的和已有卫星系统之问的兼样性；开展研究并制定审问及其他无线电通信系统和Ⅲ络的国际标准；提供卫星和地面系统使用的指南及支持，以开展环境监测及冈气候变化引起的灾害预测和减灾工作。《无线电规则》中纳入的标准具有条约地位，属强制性质。其他标准采用国际电联建议书方式，属自愿性质。各种不同标准涉及不同的系统运行，如：

摘要：简要介绍一种无线环境监测模拟装置的设计方案，给出收发电路、通信协议和系统软件的设计方法。该装置可对周边多点环境温度、光照等环境信息进行探测，实现各探测点与监测终端之间信息的无线传输。

关键词：无线环境监测模拟装置设计

0 引言

在很多情况下，监控中心都需要对周边及关键位置的环境信息（如温度、照度、湿度等）进行监测和处理。各探测点信息采用有线传输是一种可靠的方法，但受建筑物装修要求和环境障碍等因素限制，不宜采用有线方式传输时，使用无线方式传输无疑是一种经济适用的选择。本装置要求能在5秒钟内完成对255个探测节点环境温度和光照信息的无线探测，并自动巡回或手动选择显示相关环境信息。

1 系统方案设计

根据设计要求，为便于对周边多点环信息进行探测，实现监测终端与各探测节点之间信息的无线传输，本装置由探测节点分机和监测终端两大部分组成。探测节点分机由单片机、温度检测电路、照度检测电路、无线发射电路和接收电路等组成；监测终端由单片机、无线发射电路、无线接收电路和显示电路等组成。系统结构如图1所示。各探测节点分机完成对环境温度和照度信息的采集与处理，并适时向监测终端和邻近检测节点发送信息；监测终端完成探测命令的、探测信息的处理、存储与显示。

1.1 信息传送与转发方案 为防止某个探测节点在上传信息时发生碰撞，系统采用“时分复用”信道的通信方式。约定每个节点必须在规定的时隙ΔT内完成信息发送。某个节点接收到监测终端发来的“探测命令”时，或接收到邻近节点转来的第一个“探测命令”时。启动定时，定时时间到便开始发送信息。定时时长根据每个节点地址不同或是否能直接接收终端“探测命令”为依据决定。

当监测终端需要探测环境温度和照度信息时，便以广播通信方式向各个探测节点“探测命令”。能直接接收终端“探测命令”的节点同时启动定时，某个探测节点定时时间到，便开始向终端和邻近节点发送信息（含地址、温度和照度信息）。终端将信息接收下来送单片机存储、处理；不能直接接收“探测命令”的节点（如地址序号为j的节点），在接到第一个邻近节点（如地址序号为i的节点）发出的信息时，便认为收到了“间接探测命令”，于是开始启动定时。由于每转发一个节点信息需要两个ΔT，因此转发节点j的定时时长

1系统结构与工作流程

水产养殖池水中的参数对养殖环境的控制及鱼类的生长至关重要，需要工作人员定期采集并实时控制养殖环境以保证鱼类能有一个健康的生存环境，但这种方式难以避免工作人员缺勤的情形，为确保人员到位和采集信息的准确性，通过RFID技术完成对人员的定位跟踪，同时还可提供养殖环境的信息，以便工作人员及时调节养殖环境的参数，减小养殖损失。当工作人员抵达采集信息处时，RFID模块会自动识别人员配备的电子标签，并把此时采集到的信息同人员的编号一起传送到信息中心，以确保工作人员的出勤率以及数据采集的准确性。传统的人工采集记录数据信息的方式存在效率低，并且容易出现记录错误的弊端，通过养殖池水环境监测信息的智能采集，借助于无线传感技术，安装特殊功能传感器实现池水环境信息自动化采集及对整个养殖区域的监控需求，系统工作流程如图1所示。

2数据采集功能

无线传感器模块是养殖环境监测系统的基础，在养殖池适当的区域安放温度、溶解氧、pH值及光照数据的无线传感器网络节点，准确采集水产养殖环境的数据信息。无线传感器模块的设计框图如图2所示。图中包括传感器、处理器、通信功能以及电源4个子模块。由于实际要求的差异，无线传感器模块4个子模块的硬件构成不尽相同，然而各子模块的功能基本相同。传感器子模块实现养殖环境的数据采集功能，并将采集到的信息转换成处理器可以识别的信息；处理器子模块调节整个无线传感器模块的工作状态，完成对自身采集信息和来自其他模块数据的处理，并实现与其他模块间的信息交流；通信功能子模块完成与其他模块间的信息通信以及收发采集到的数据；电源子模块主要负责提供模块正常工作需要的能量，一般使用微型电池。本文选用Ateml公司生产的AVR系列高性能、低功耗8位单片机ATmega128L，该芯片是一颗真正的系统芯片；在芯片内部集成了128KB的可编程闪存，具有独立锁定位、可选择的启动代码区进而通过片内的启动程序实现系统内编程，同时，其电压工作范围为2．7～5．5V。传感器采集到的数据信息通过AT－mega128L进行AD转换为数字信号，由无线通信模块负责将得到的数字信号输出。

3信息通信功能

3．1无线传感器网络

无线传感器网络的拓扑结构采用星网结合，各个采集点单独形成局部的无线传感器网络，通过中继节点将局部网络传出的数据汇聚传送到信息中心。各个采集点的无线传感器网络中都布置了传感器，这些传感器负责完成养殖环境的信息检测，即对池水温度、溶解氧浓度、pH值以及光照强度的信息采集。传感器采集到原始信号后，只有将模拟信号转换为数字信号才能通过无线网络进行传输，转换过程需要模拟信号放大器、A／D转换器、信号处理器等。传感器节点通过自组织功能将采集到的数据以单跳或者多跳的形式发送给中继节点。

3．2Wi－Fi传输