对于智能环境监测无线传感器网络节点设计研究的思考

本课题从环境监测无线传感器网络节点设计出发。通过微型传感器节点（温度、湿度、人体和火源）组成的传感网络，研究人员可以对感兴趣的环境进行不间断的高精度数据搜集。通过传感器节点传输回来的环境数据，对环境现场实施监控以达到控制环境的目的。处理速度较快的CC2430芯片实现将信息采集节点的数据进行接收处理，并采用ZigBee协议将处理后的信息及时发布到Internet，以便Web服务器获得实时数据，监控各传感器节点的实时情况，保证实验环境所需的要求。智能环境无线传感器网络节点设计的研究不需要昂贵的设备和复杂的布线，却能很好的实现智能环境的控制，能让研究人员精确掌握环境变化，无需派人现场维护，具有很实际的应用价值，为环境监测提供了一个智能化、简单化、信息化的设计。

课题研究的主要内容

本课题围绕智能环境监测无线传感器网络节点进行分析和设计。在确定无线传感器节点采用ZigBee无线通信协议采集数据的总体设计方案的基础上，设计出该节点的硬件和软件，并进行测试与实验运行。

归纳起来，主要的研究工作如下：

（1）节点总体方案设计。

（2）节点的硬件设计，包括各个传感器设计、信息处理模块、电源模块和数据测试模块设计。

（3）采用ZigBee点对点通信技术协议，应用无线传感器网络节点设计方案。

（4）编写了传感器节点数据采集的嵌入式程序和串口测试数据程序。

（5）传感器节点的调试与实验。

节点功能分析

无线传感器网络节点设计应用于智能环境监测，能够实时的传递环境数据信息，支持无线通信，点对点通信。节点可通过无线传感器网络建立连接，通过传感器节点采集环境数据，使用串口显示传感器节点采集的数据，查看其数据是否有异常情况。这些功能可概括如下：

（1）节点数据采集：通过红外人体传感器、湿度传感器、温度传感器和火源传感器来实时的采集数据。

（2）节点通信协议：采用无线通信ZigBee中SPP（简单包协议）协议完成端到端的数据传输。

（3）节点数据分析：检查所测环境的温湿度，查看是否超出正常范围；检查是否有人进入危险区域；检查是否有火源出现，及时报警。

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本论文介绍了智能环境监测无线传感器网络节点设计，分别从总体设计方案、节点硬件设计、节点程序设计和节点设计的性能测试四个方面做了具体分析。完成了节点数据的采集功能，通过实时的数据采集，来实现对环境的实时监测，以了解在环境中是否有危险元素出现。从分析节点的设计原则入手，设计了传感器节点硬件平台，并设计了节点的各个功能模块，测试了系统的传输性能。测试了节点对温度、湿度、人体和火源信息的准确性。无线传感器网络具有快速部署、动态组网的特征。无线传感器网络在克服传统监测手段不足上具有一定的技术优势，随着系统的不断完善，将会在环境监测领域具有更广泛的应用前景。