基于GPRS和ZigBee多参数水质监测系统的无线传感网络节点设计(2)
1.1 选题的科学意义和应用前景
水质监测是水资源环境管理与保护的重要基础，是保护水环境的重要手段。研究利用无线传感实现水质监测可以很好地弥补人为水质监测的成本高、安全性低、效率低下、污染环境等缺点。因此对监测的实时性、智能化、低成本都提出了很高的要求，无线传感器网络监测能弥补这些缺陷。无线传感网络节点的研究又是无线传感网络研究的重要基础与水质无线监测的关键；所以，多参数水质监测无线传感网络节点的研究具有很好的现实社会意义和应用价值。
我国在水质监测方面目前还是存在着很多问题，主要体现在水质监测采样能力较低，水质监测仪器设备老化，大型分析仪器配备不平衡；机动监测能力不足，现场监测能力不高[4]。
在湖泊水产养殖中，对于比较关心的水质参数，温度，PH值，硝酸根离子浓度，铵根离子浓度，含氧量，水质电导率等的监测需要实时、大面积地进行监测，此对监测的实时性，智能化，低成本都提出很高的要求，无线传感器网络监测恰能弥补这些缺陷。
近些年来随着无线电通信技术，嵌入式技术，传感器技术及计算机技术的飞速发展，无线传感网络在许多领域有着越来越重要的科研和使用价值，被认为将是未来改变人们生活的十大技术之一[5]。
无线传感网络（WSN）是由一组传感器节点以自组织方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被检测对象的信息，并发布给观察者[6]。在促进无线传感网络的实用性上，国外有很多的演示系统以及相关的理论成果。近年来，国内一些科研院所和高校也开展这一方面的研究。从可以获得的文献资料来看，国内相比于国外还处于起步阶段，水质无线传感网络监测也有了初步的发展研究。传感器在水质监测中，如果结合无线传感网络技术，利用无线传感网络节点进行无线水质监测，利用无线传感器网络覆盖广、成本低的特点，可以用于大范围的监测，把无线传感器网络应用于水质监测中将会给环境监测事业带来极大的方便[7]。
在水质监测无线传感网络的研究中，无线传感网络节点的研究更是基础的一步，是水质监测能否实现无线传感监测的关键，是水质监测与无线传感结合发展中极为重要的一个环节。
综上,研究利用无线传感实现水质监测可以很好地弥补人为水质监测的成本高，安全性低，效率低下，污染环境等的缺点，而无线传感网络节点的研究又是无线传感网络研究的重要基础与水质监测无线监测的关键，所以，多参数自供电水质监测无线传感器网络节点的研究具有很好的现实社会意义和应用价值。
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 节点硬件部分的国内外研究现状
1.2.3 节点供电电源的国内外研究现状
1.3 论文主要工作
本学位论文主要研究内容
1 介绍无线传感器网络节点的设计原理，无线通信的基础理论，结合现在大面积水产养殖水质监测的现状以及要解决的问题，提出自供电水质监测无线传感器网络节点的总体设计方案。
2 节点的硬件部分：主要研究信号处理放大电路的选取与设计，核心处理器的选择，外围电路连接及其与发射芯片的接口电路的连接，以及自供电电源管理模块电路的设计。
3 微弱信号的理论处理方法研究：从传统的微弱信号理论处理方法在微弱信号检测中的运用出发，重点研究新的更低信噪比工作门限的混沌系统检测微弱信号算法及算法的软件实现。
4 对节点供电电源的设计与仿真，利用一些电路仿真软件对节点各部分电路进行仿真分析，并利用protel作出节点的电路板进行仿真测试，通过仿真测试验证所做节点能够实现的功能与设计的正确性。