基于北斗和ZigBee的湿地环境监测系统设计

基于北斗和ZigBee的湿地环境监测系统设计

针对目前湿地监测系统大多操作复杂、显示控制单一及不能远距离报警的弊端，设计了基于北斗和ZigBee的湿地监测系统，该系统可以在远距离的情况下自动完成组网，实现对湿地中的温度、湿度和烟雾空气指标的监测和预警功能，并进行了测试实验。测试结果表明，该系统能稳定运行，具有一定的使用和推广价值，促进了环境监测技术的进步，对科技的发展有着重要的意义。

标签：

湿地监测；北斗卫星；传感器采集；ZigBee模块

TB

1引言

在地球上湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，湿地在调节地区干旱气候、平衡降雨、蓄水、分洪等方面发挥着重要作用，针对于此，只有及时、明确的了解湿地的各项情况，才能做出有效的动作，从而做到不盲目、高效率的保护湿地生态系统。本项目针对湿地环境的检测有着更新的见解，以及更加全面的检测，以前的检测具有需要复杂的布线，并且在被监测对象位置改变时，甚至需要大规模的改变网络结构时，大量布线或通信设施的建立会使被监测环境受到破坏。本设选取对湿地环境的各类探测传感器，如温度，湿度传感器等等。通过ZigBee模块进行无线组网，并通过北斗导航模块进行数据实时传输。避免了上述的不利因素。该项目采用了无线传输方式，代替了传统的有线传输方式系统，与此比较避免了许多传输过程中遇到的客观不利因素，具有很强的科技进步意义。

2系统方案及硬件设计

2.1系统组网方案

北斗通信与Zigbee网络湿地监测系统组网框架如图1所示。ZigBee网络主要由协调器节点、路由节点与终端节点组成。协调器节点将作为网络系统的主要节点，完成对网络的建立与管理、环境数据收集管理及连接北斗终端发送数据。其他路由、支路节点与终端节点负责环境数据采集并发送数据至协调器节点节点。

Zigbee终端节点设计主要包括Zigbee网络模块、气体检测模块、温湿度检测模块、图像采集模块、DSP处理模块、ARM主控模块和北斗卫星通信模块七部分，监控终端结构图如图2所示。2.2温湿度监测模块设计

温湿度采集模块中采用DHT11数字式温湿度传感器完成温湿度的采集，该传感器的相对温湿度参数指标如表1所示。

2.3气体检测模块设计

气体检测模块主要由MQ-2传感器组成，这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器，电路接口如图4所示。

3系统软件设计

数据以无线形式传输经由多个路由节点的中继跳转，最终发送至网络的协调器节点，调节器与北斗终端首先完成对Zigbee节点信息的汇总，通过Zigbee网络中的调节器再将汇总后的数据通过北斗通信系统发送给环境监测中心，从而完成了湿地环境信息的传输和收集过程。对于监控系统软件路由与终端节点算法流程过程如图5所示。

4总结

系统设计采用北斗模块与ZigBee模块结合使用，组建覆盖面积较大的无线网络，满足了不同模式的网络传输要求，经过实验证明本系统实现了对湿地环境的监测功能，而且与其他监控系统相比，应用场所和环境的灵活性大大增强，具有很大的发展前景。

参考文献

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