海面无线传感器网络实时监测系统设计与实现
随着信息技术的进步，当今世界的现代海洋环境监测技术逐步向着高集成度、高时效、多平台、智能化和网络化方向发展，实时监测系统也应运而生。地球海洋学实时观测阵ARGOS是目前已有的海洋环境实时监测系统，但由于造价高、投放困难等条件的限制，难以满足海洋科研的数量要求。而集成了传感器、嵌入式计算、现代网络、无线通信、分布式信息处理等技术的无线传感器网络由于其价格低廉、部署方便以及在实时监测领域展现出的广阔应用前景，为解决这一难题带来了契机。
无线传感器网络技术对于海洋监测有其特有的优势。集成有传感器、计算单元和通信模块的节点能够通过自组织的方式构成网络，借助于节点中内置的多种传感器测量所在周边环境中的热、红外、光等信号，部署方便，无需电缆等基础设施支持；传感器节点价格低廉，能密集部署于大范围水域中，便于利用节点的采集信息空间相关性获取更加精确的环境信息。
我们在近海部署了海面无线传感器网络实时监测系统，成功的将无线传感器网络技术应用于海洋环境实时监测领域。该系统是一个无需人工参与、自动实现海面环境信息采集、数据库的信息导入、实时数据信息展示的信息监测系统，是世界上第一个近海长期部署的无线传感器网络实验场，可以实时监测节点所在位置的温度、光照和节点间的信号强度情况。获取的观测数据均实时传输到课题组的数据服务器，并通过课题组门户网站向全世界的研究者开放。
本系统主要由3大子系统构成：数据采集子系统、数据传输子系统与实时信息发布子系统，各个子系统分别负责监测数据的采集、信息的传输处理、数据资源共享与信息服务功能。
本文首先给出了系统的概要设计，然后描述了各个子模块的详细设计与实现，重点介绍了数据采集子系统的设计实现，包括海面无线传感器网络的硬件制作与封装、软件环境安装与配置、nesC程序设计与实现以及GPS部署定位等。最后，本文分析了系统在实地部署过程中所遇到的关键问题即节点的节能问题，通过分析TelosB节点硬件及其路由协议的耗能状况，提出了基于路由节能和无线电休眠策略的节能解决方案，并验证了其在实际应用环境中的可行性。
海面无线传感器网络实时监测系统在一年的长期运行过程中，积累很多实地部署的经验，如节点的封装、节能以及定位问题等等。取得了重要的国际学术影响，为海洋科研提供了大量的宝贵数据。
无线传感器网络;海洋环境监测;实时监测系统
中国海洋大学
硕士
计算机应用技术
郭忠文
2009
中文
TP274.4
77
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）