ZigBee基于MSP430的环境参数无线传感器节点设计+程序(3)

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1 引言

1.1 研究背景及意义

随着社会的不断发展，工业污染事件不断发生，直接影响了人类的生活和社会的进步，对环境已经造成了严重的威胁，因此环境保护是一个摆在人类面前刻不容缓的课题。环境监测问题是环境保护的基础，环境监测是伴随着环境的严重污染而发展起来的，其目的是为环境保护提供一个科学的决策依据，目前环境监测所采用的主要方法有定点巡检和连续在线监测两种[1]。定点巡检使用的监测设备比较简单，其缺陷为：第一，只能获取监测区域某段时间内的数据值，不能获取实时数据值；第二，监测结果很容易受到人为因素的影响，如果监测区域内含有浓度比较高的有害物质，那么监测时会对监测人员的健康造成严重的损害，而且很难满足比较高的环境监测要求，图1.1就是监测人员检测环境参数现场。综述以上可以看出，怎样在特定监测区域廉价、高质量并且全面的获取环境参数数据[2]，实现数据的远程传输，已经成为了一个热点研究话题。

监测人员检测环境参数现场图

图1.1 监测人员检测环境参数现场图

目前，环境监测发展的一个重要方向是发展中国国情的、价格较低的远程监控系统，而环境监测控制系统中最为重要的就是如何获得可靠的环境参数[3]，只有测量出环境参数才能进行后续的分析和决策工作。

1.2 环境监测国内外研究现状

1.3 无线传感器网络概述

1.3.1 无线传感器网络（WSN）

WSN是Wireless Sensor Network的简称，即无线传感器网络。

WSN是一种由分布在监测范围内的大量无线传感器节点（终端节点、路由器和协调器）以无线通信的方式形成的动态多跳自组网络。网络中所有的节点协同感知节点信息并处理获取的信息，最终将处理完成的信息发送到监测用户。因此，WSN的三个核心要素就是感知对象，传感器和监测用户[9]。

WSN技术被认为是能够对21世纪信息技术、经济发展和社会的进步发挥重要作用的技术之一，这项技术具有非常大的发展潜力，其开发应用将会对人类生活产生非常重要的影响。WSN技术在国际上备受关注，涉及了多学科交叉的研究领域[10]。系统结构如图1.2所示。

图1.2 WSN体系结构图

WSN是一种新兴的应用领域，并向科技工作者在基础理论和工程技术两个层次，提出了很多的挑战性课题。从技术发展的角度来看，最近几年，发展的比较迅速的传感器、无线通信、微机电系统和集成电路等技术使得低成本、多功能和高功效的微型传感器可以得到大量的生产。这些传感器被集成在一个微小体积内，具有无线通信、信息采集和数据处理等多种功能。由于微型传感器的体积小、重量轻，人们又称WSN为smart dust（智能尘埃）[11]。

1.3.2 无线传感器网络应用论文网

21世纪以来，国内外在WSN应用方面开展了大量的基础理论研究，取得了大量的研究成果。2003年，麻省理工学院的“技术评审”杂志指出，无线传感器网络技术是对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之一，并将成为这十种新技术之首[12]。UC/Berkeley大学和Intel联合成立的智能尘埃(Smart Dust)实验室。该项目旨在为美国军方提供一种能够在一立方毫米体积内完成自动化的感知和外部通信功能的系统，研制无线传感器网络节点[13]。在国家的大力支持下，国内很多研究人员都取得了一定的研究成果，其中有：中科院上海微系统与信息技术在无线传感器应用和开发上取得了丰硕的成果[14]；黑龙江大学和哈工大联合在传感器数据管理系统方面进行了深入的研究并开发出了一个传感器网络数据管理系统[15]。