基于物联网的环境监测实现研究

基于物联网的环境监测实现研究

摘要

近年来物联网（TheInternetofthings）的概念和技术逐渐成为研究的热点，被认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。物联网是通信网络的延伸，它能够使我们的社会更加自动化，降低生产成本提高生产效率，借助通信网络随时获取远端的信息。而作为物联网技术基础的无线传感器网络是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。本文研究了物联网技术在环境监测系统的应用，尤其是在严酷环境中对环境参数的检测和采集，对无线传感器网络的几种关键技术，如节点供电、自组织路由，以及和互联网的连接等进行了研究，给出了具体解决方案、硬件和软件路由设计等。

关键词：物联网、无线传感网、环境监测、ZigBee、TinyOs

目录

1 前言......................................................................................... 错误!未指定书签。2物联网与无线传感网............................................................. 错误!未指定书签。

1.1.环境监测典型应用................................................... 错误!未指定书签。

3 物联网环境监测系统设计..................................................... 错误!未指定书签。

3.1无线采集节点设计.................................................................. 错误!未指定书签。

3.1.1节点结构及功能设计........................................................... 错误!未指定书签。

3.1.2硬件设计............................................................................... 错误!未指定书签。

3.2节点路由协议实现................................................................. 错误!未指定书签。

3.3 无线网关设计 .............................................................. 错误!未指定书签。

3.3.1网关与上位机通讯协议....................................................... 错误!未指定书签。

3.3.2 网关路由协议实现............................................ 错误!未指定书签。

3.4上位机通信与数据分析处理.................................................. 错误!未指定书签。

3.4.1上位机通信软件结构........................................................... 错误!未指定书签。

4 结束语..................................................................................... 错误!未指定书签。1前言

近年来物联网的概念和技术被广泛关注，普遍认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。美国研

究机构Forrester预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍，将形成下一个万亿元级别的通信业务。

所谓物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制

中国政府和领导人对物联网高度重视，国家主席胡锦涛、国务院总理温家宝等领导在不同场合多次强调要依靠科技创新，引领经济发展；要注重经济结构调整和发展模式转变，重视新兴产业的发展等问题；明确提出了“感知中国”的理念，自此“物联网”提到国家议事日程。为抢占未来信息技术的制高点，我国政府也制定了相应的物联网研究和发展计划，并提出“感知中国”的概念。而且在2010年政府工作报告中更是指出，中国要大力培育战略性新兴产业，并特别提出要加强物联网的研发应用。

物联网研究起步于90年代末期的美国军方，2001年起DARPA每年都投入千万美元进行物联网技术研究。麻省理工学院、加州大学伯克利分校等高校，Intel、HP等IT公司进行了大量物联网的基础理论和关键技术的研究。我国物联网的研究与发达国家同步。2001年中科院成立了微系统研究与发展中心。2002年至2009年期间，国家自然基金和“863”计划共支持物联网项目144项。中科院上海微系统所和清华、浙大、国防科大等院校较早地开展了物联网的相关研究。

国外大部分物联网产品的研发仍处于理论研究和小规模试验阶段，目前仍处于技术膨胀期，没有形成统一的技术标准，距离成熟实际应用仍需几年时间。DustNetworks、CrossbowTechnologies等公司的物联网系列产品已走出实验室，进入应用测试阶段。国内物联网产品的研发与标准化工作还处于起步阶段。

作为物联网技术基础的无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN）是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器、RFID技术、嵌入式计算、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监控、感知和采集，这些信息通过无线方式被发送，并以自