水质监测无线组网方案（精选8篇）
篇1：水质监测无线组网方案
上海正伟数字技术有限公司
水质无线监测系统方案
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一、概述
环境监测是环境保护工作的重要组成部分，是环境管理的基础和技术支持。随着我国工业化和城市化的迅速发展，环境保护也相应大力发展起来。这样就迫切需要加快全国环境管理基础能力的建设，提高环境监测能力和环境监督执法管理水平。
排污口水环境实时自动监测系统的研制在我国刚刚起步，欧美一些发达国家在这方面已趋向成熟，例如美国等一些工业发达国家，几乎在每个排污口都安装了有关监测仪器，对污水处理设施的运行情况以及排污流量、PH值、DO、电导、烛度、温度等值进行自动监控，在监控中心可以随时知道排污口染物的排放情况。在韩国已有50％的企业做到了对以下四项指标的实时自动监控：污水处理设备运行情况、流量、PH值和溶氧。
我国目前大部分地区的水环境监测主要是以化学化为主。即人工定期（或不定期）的现场采样、化验、水质分析。这样工作量大且具有随机性，不能准确反映整个水量水质的变化过程，因而不能做到为水环境评价和环境治理的可靠依据。
由于我国经济发展过程中出现越来越多的水环境污染问题，近年来国家已充分重视和加强对环境污染的治理。为了配合这项工作，改进水环境监测手段和方法已显得尤为重要。上海正伟数字技术有限公司在充分调研、考察、征询客户意见等基础上，研制开发了集自动化、即时化、智能化于一体的经济实用的水质量无线监测系统。该系统可以对排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控，通过GPRS/CDMA无线终端将数据传送到监控中心和环境管理部门，工作人员可以在监控中心或办公室进行远程监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。
二、系统组成、工作原理
系统主要是由一个监测中心，若干个固定监测站和专用GPRS/CDMA无线终端组成。监测中心对各个监测站进行控制指挥，各监测站收集各种污染参数，两者间的控制信号和监上海正伟数字技术有限公司
测数据通过GPRS/CDMA无线终端传送完成。监测中心既是各监测站的指挥中心，又是监测站监测数据的汇集、处理的存储的数据库。各监测站可设置为自动向监测中心发送信息；也可设置为平时处于待机状态，在收到监测中心的指令后才开始启动工作，将信息发送给监控中心。各监测站有数据采集。命令识别、数据发送的功能。
监测中心由功能较齐全的计算机外围设备如显示器、打印机、绘图机等组成。各监测站由各种采集参数的探头、PAC可编程自动控制器和GPRS/CDMA无线终端组成。
三、系统方案说明：
在水质系统中，常常需要对众多的排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半，通过GPRS/CDMA/EDGE无线网络进行数据传输，成为水质监测部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS/CDMA无线网络同时发送到多个水质监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。
系统结构图：
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系统方案组成 水质监控中心
监控中心服务器通过ADSL或电话拨号接入Internet，或申请配置专线，通过光纤、DDN 等数据专线直接和移动中心机房的GPRS/CDMA 网络连接。监控中心服务器上安装相关监控系统软件。监控系统软件包括监控中心服务器、数据库服务器两个部分。
1、监控中心服务器实现实时监控、数据管理分析、业务管理等功能；
2、数据库服务器进行数据存储、备份；
具体实现时，监控中心服务器、数据库服务器可以安装在一台服务器中，也可以安装在 不同服务器中。软件系统特点：
1、纯JAVA系统设计：采用JAVA技术进行设计开发，具有强大的稳定性、安全性、兼容性、可扩展性；
2、先进的B/S结构：系统使用先进的B/S结构，用户只需要使用浏览器就可以通过环保内 部的网络完成污染源管理和污染源监控功能。使用BS 结构不仅极大的方便了环保部门 相关人员的使用，而且为环保局未来向公众公公布环境数据提供了方便。
3、管理决策支持：基于完整的、实时的业务数据，智能的决策支持系统可以为管理者提供 丰富的决策支持信息，实现业务运营的有效管理。
4、功能扩展性：整个系统具有极强的开放性和可伸缩性，可以方便的与各类数据分析软件连接，为环保局和其他政府部门共享信息提供了方便。上海正伟数字技术有限公司
GPRS/CDMA无线传输终端
水质监控仪器通过RS232 串口直接与正伟环保专用GPRS/CDMA无线传输数传设备（智能型GPRS/CDMA调制解调器）连接，并由其建立无线数据连接与监控中心进行双向数据通信。水质监控仪器包括污水流量计、COD（含氧量）/BOD（生物耗氧量）、PH 探头等测量仪可根据系统实际监控地点的需求选择对应测量仪器。
系统功能 实时监控
对企业监测点的排污量、设备运行等情况进行实时监控，并以人性化的界面显示有关数据； 数据接收
数据接收方式有两种，一种是监测点通信控制器定时向中心返回监测数据（一般按1个小时 返回，也可以通过用户设置）；一种是通过中心向监测点通信控制器发送查询指令，监测点 通信控制器返回当前监测的实时数据； 报警处理
当监测到排污超标、检测设施非正常关闭等事故时，软件能自动识别事故类型，并及时向环 境监理部门发送报警信息，使环境监理部门能够以最快的速度及时对企业的违规行为进行纠 正、制止，从而保证了环境监理信息传递的顺畅、完整； 统计分析
a)对所选择污染源监测点的监测数据进行各种分析，以曲线图、直方图和表格等形式进行 显示。可选择行业、区域、时间段等条件。包括污染源分析、污染源对比分析、综合分析、综合对比分析和监理报告资料分析等；
b)污染源分析可根据条件对污染物排放量和污水排放量进行分析； c)污染源对比分析可根据条件对某一污染源进行按月分析和按年分析；
d)综合分析可根据条件对污染物、污染类型（水）和治理设备（运行时间）进行分析； e)综合对比分析可根据条件对污染物、污染类型（水）和治理设备（运行时间）进行按月分析和按年分析； 数据存储
本设备能自动监测、记录、存储、传送数据，实时采集各类环保测量仪器的输出信号，并将测量数据通过无线远程发送至环保监控中心，同时将数据保存在本机大容量数据存储器上海正伟数字技术有限公司
中。参数设置
1、可按照设置的时段采集一组数据，并实时发送至环保监控中心。GPRS/CDMA 网络是全球分布最广的无线网络，使用GPRS/CDMA 的优势在于实时、无线、远程、误码率极低、安装简便无需布线等特点。
2、可按照设置的时段采集一组数据，并保存在本机内部大容量数据存储器中；
3、可以通过串行接口对系统各项运行参数进行设置。对每个通道的采样数据进行物理量的换算对应，从而使终端保存或发送的数据都是符合现场测量指标的数据；
4、可通过串行接口访问机内大容量存储器中的数据。将终端保存数据保存到计算机数据库中，以备分析备案；
5、可按照条件设置系统各通道的报警条件，触发报警，并可实时将报警信号发送至监控中心。
四、无线水质监测系统的优势
中国移动或者中国联通GPRS/CDMA系统可提供广域的无线IP连接。在移动或联通通信公司的GPRS/CDMA业务平台上构建水质监测采集传输系统，实现水质监测采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS/CDMA系统作为水质监测采集传输系统的数据通信平台。
GPRS/CDMA无线水质监测系统具备如下优势：
1、实时性强：
GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个或所有监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、可对各监测点仪器设备进行远程控制：
通过GPRS/CDMA双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。
3、建设成本少低：
由于采用GPRS/CDMA公网平台，无需建设网络，只需安装好设备就可以，建设成本低。
4、监控范围广： 上海正伟数字技术有限公司
构建水质监测采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于水质信息采集点数量众多，分布在全国范围内，部分水质信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。
5、具有良好的可扩展性: 由于目前GPRS/CDMA网络已覆盖国内绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足水质信息采集传输系统对覆盖范围的要求。
6、系统的传输容量大：
水质监测中心站要和每一个水质信息采集点实现实时连接。由于水质数据信息采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
7、数据传送速率高：
每个水质信息采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
8、通信费用低：
采用包月计费方式，运营成本低。
五、安全措施：
由于水质监测系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。以GPRS为例，数据中心可通过公网使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，要经过Radius服务器的认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。对于安全性要求上海正伟数字技术有限公司
非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。
1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性：对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
3、对于特定用户：可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
4、数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。
5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。
六、系统成本
七、结论：
采用有线方式，租用静态IP目前费用比较高约800~1500元/月。采用GPRS/CDMA无线方式，系统流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，GPRS按流量计算0.01元K，而包月制20元/月有50M流量，可满足水质监测局目前水质数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于水质监测局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当水质观测站和水质信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于水质信息采集工作的特点。
采用GPRS/CDMA构建水文数据采集系统，不仅能很好地满足水质信息采集监测的需求，而且，做为网络运营商的移动或联通通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户上海正伟数字技术有限公司
数量的增加，移动或联通通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。
公司简介
上海正伟数字技术有限公司（Shanghai Zhengwei Digital Technology Corporation Limited），是一家注册于上海高新技术开发区内的专业的技术研发型公司，公司专注于嵌入式系统领域的技术创新和产品开发，专业提供嵌入式网络领域、无线网络领域和嵌入式计算系统领域的软硬件产品及服务。
公司拥有资深的设计师和专业的管理者，并具有从博士到专科不同学历的良好人才结 构。公司与众多厂家、研究所在器件供货、产品经销、技术创新等方面形成了良好的合作伙 伴关系。
凭借其技术、人才、管理优势，本着“踏实创新，追求卓越”的企业精神，正伟数字锐 意进取，勇于创新，已成为领先的嵌入式网络领域设备和服务提供商。
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篇2：水质监测无线组网方案
行进中的车队常常需要建立数据网络连接，构建车载无线局域网络成为首选，然而，由于车队行进中有以下许多特殊性，使得一般的网络构架和设备选型难以满足应用的需要：
1、车队行进中，不仅颠簸震动严重，而且常遇到高温、高寒、高海拔等恶劣地质环境以及各种恶劣气候条件，对设备稳定性要求很高
2、车队中车辆相对位置经常变动，无法使用高增益定向天线
3、行进速度不同，车队的排列顺序经常变化，网络中心位置不固定
4、行进中某些车辆可能超出网络连接的空间范围，当重新进入网络时，需要有自动建立连接的功能。
采用wuhe的MESH“网状网”无线网络设备，完全可以满足这种需求。该产品采用抗冲击铝压铸外壳全密封结构设计，适应各种恶劣环境条件：
◆采用符合军标的器件，可靠性高
◆可全天候工作
◆低温可达零下40度
◆海拔可到5000米
◆宽电压范围，交流100V～240V，直流12V到24V均可正常工作，
MESH “网状网”产品采用了最新的无线网络技术。与通常的“星型”网络和“树型”网络不同，“网状网”无线网桥之间可以利用无线信号形成“网状”的连接形态。任何两台无线网桥之间可以直接建立无线链路，在没有无线链路可以直接构成连接的时候，也可以自动寻找第三台无线设备间接构成连接。甚至，可以通过若干台“中转”建立连接。
“网状网”无线网络产品，组网方式非常灵活，完全消除了通常无线网络的所谓“必须有中心基站”的布局限制，网络结构可以根据需要自动灵活变更，非常适合于车队这种灵活机动的应用模式需求。
利用“网状网”无线网络设备建立的无线网络系统，当任何一个节点的网络设备出现故障而失效时，网络会自动重新建立路由体系，保证网络畅通。因而大大提高整体网络的生存能力。而若某个结点由于运动而脱离原来的无线网络范围，当其重新进入覆盖范围时，可以自动重新连接进入网络。
篇3：水质监测无线组网方案
关键词：输电线路监测,超声测距,ZigBee自组网,置信区间
0 引言
近年来,由于输电线走廊保护区大面积种植速生林,树木高度不断逼近高压输电线,对线路的安全运行造成了极大威胁,直接影响了电网安全、经济、可靠运行。因此,安装在线安全监测系统已成为实现坚强智能电网的重要组成部分。
目前,对输电线树障的在线安全监测大多是通过在杆塔上安装摄像机来实现的[1,2,3,4],采集回来的监测图像对于档距内远离杆塔的弧垂点、风偏点处的隐患不能精确显示,且通过图像很难判断安全距离,仍需要人工巡视,进行现场测量、判断,费时费力[5]。
为克服图像监测的不足,本文基于超声和无线组网技术,设计实现了能准确指示报警距离的低成本在线监测装置。该装置安装于监控现场,多个在线监测装置构成测控小区,与远程控制中心一起构成监测系统。整个系统不仅能够通过短信、计算机界面等方式指示报警线路的编号、名称、杆塔号、报警时间、地点等信息,而且警戒距离的参数可调,报警事件的历史数据可留存、处理,以便分析报警频次,预测安全隐患。该在线监测装置能有效提高劳动效率,指导运行维护人员制定砍伐计划、制止违章行为,并能有效减少林木误砍伐,提高输电线路的供电可靠性。
1 系统概述
1.1 功能简述
本文设计的在线监测系统按执行区域可划分为测控小区和远程控制中心。其中,在线监测装置是监测系统的核心装置,主要完成准确测距、及时报警等基本功能。
在线监测装置安装于电力线上,根据其构成测控小区时组网角色的不同,可分为主节点和辅节点,其工作原理如图1所示。监测装置可采用分散布点和着重布点相结合的安装方式,安置于电力线弧垂点处或其他重点监测区域。监测装置向下探测输电线走廊中树木的生长情况,依靠互感方式将输电线周围的电磁能量转换为电能实现供电。
系统整体的组网及通信方式如图2所示(为突出组网及通信,图中特别标出了节点的通信模块)。安装于输电线重点监测区域的多个监测装置在一定距离的区域范围内,通过自组网[6,7]规则构成一个小区,多个小区相互独立[8],每个小区中设置一个主节点和多个辅节点,小区内节点间的通信通过使用2.4 GHz信道的ZigBee组网完成[9],节点的地址及测距信息汇总于主节点,主节点根据需要添加全球定位系统(GPS)的地理及时间信息,通过通用分组无线业务(GPRS)以短信形式返回给远程控制中心[10,11]。远程控制中心的管理程序读取本地GPRS接收到的有效短信,并进行相应的处理、显示和反馈。
1.2 工作流程
远程控制中心是各个测控小区的管理中枢,体现了整个监控系统的工作流程,其监测过程由前台服务程序(使用监测系统专有的通信协议)及后台数据库协调完成[12,13]。
前台服务程序可通过RS232串口读写指定的GPRS模块,并通过读取和发送协议短信完成对小区监控信息的分析与解读。用户可通过前台服务程序的人机界面随时更新监测现场各节点的树障距离,在无人操作的情况下,前台服务程序使用自动刷新功能,24 h接收测控现场发来的更新数据。对于测距报警的线路,前台服务界面能直观给出该报警线路的编号、杆塔号、经纬度等参数,并根据设置及时发送短信通知运行维护人员,界面的人机交互方便可靠。
后台数据库可对记录的历史数据进行搜索和查询,并可根据用户需求调用报警信息、绘制树木生长趋势图,为制定砍伐或修剪计划提供依据。系统服务程序的工作流程如图3所示。
2 监测装置的设计与实现
2.1 节点功能与组成
多个监测装置通过最优自组网构成一个测控小
区,根据组网时分工不同,每个小区分配一个主节点和多个辅节点。主节点承担接收控制中心发出的数据更新命令、通知小区内(局域网内)辅节点进行测距并向远程控制中心发送最新距离信息和节点信息的任务(如图1所示),是测控现场与控制中心通信的桥梁;辅节点则对主节点的命令进行响应,并适时、主动地返回自己的节点信息,避免“死点”。
主节点的硬件构成包括:高压取电及电源转换模块、主控模块、测距模块、ZigBee模块以及GPS和GPRS模块(仅主节点有),如图4所示。高压取电及电源转换模块包含感应线圈和稳压电路,其利用互感原理将中高压电力线周围的电磁能量转化为电能[14],并为其他模块提供所需的电能。主控模块实现测距估计,并负责整个节点的协调工作,其微控制器(MCU)选用MSP430F149,该单片机功耗低、速率快,品质优越[15],完全满足节点的控制和计算需求。ZigBee模块工作于免费的ISM(industrial scientific medical)频段(2.4 GHz),能实现1.6 km内的最优自组网[16],是形成测控小区的有力保障。GPS模块用于读取经度、纬度及日期和时间信息[17]。GPRS模块用于接收命令或将小区内的汇总信息回复给远程控制中心[18]。各模块协同工作,完成主节点的功能需求,主节点的工作流程如图5所示。
相对于主节点,辅节点的硬件结构中没有GPS和GPRS模块,其功能也相对单一,即:保证最优组网;确保及时上报,避免死点;保证测距模块的正常工作;遵循主节点的通信协议,及时接收主节点的测距命令,并及时回传节点信息。
2.2 测距原理与测距估计方法
2.2.1 测距原理
输电线与树障间安全距离的测量通过测距模块和测距估计方法协作实现。测距原理采用基本的超声波反射原理,即:测距模块发射40 kHz的超声波[19,20],通过统计方法记录接收探头收到的反射波包络[21,22],并以发射与接收的时间差来计算输电线与树木的距离[23]。
为确保测距的可靠性,超声探头选用定制的测距范围最远可达15 m的T-40/R-40型压电陶瓷超声传感器,该探头在-30~85 ℃的温度范围内收发灵敏度(在中心频率下)的变化不大于3 dB,适用于40 kHz超声波的收发工作。探头经潮湿、冲击、振动、高低温等恶劣环境测试实验,均能完成自恢复,且其声压和灵敏度变化极限均不大于3 dB。选用超声测距的优点是:覆盖范围大,性价比高,技术成熟、可靠,适用性好。
2.2.2 覆盖范围
使用超声换能探头进行较长距离测量时,应充分考虑其覆盖区域及测距量程。由于本文设计的在线监测装置需对输电线走廊的重点监测区域进行全面覆盖,因此,应充分考虑监测区域对输电线走廊的横向和纵向覆盖。
图6(a)给出了简化的区域覆盖模型。将同一杆塔上多根电力线横向跨越区域的覆盖称为横向覆盖,如图6(b)所示;将单根电力线纵向延伸时,对其跨越的重点区域的覆盖称为纵向覆盖,如图6(c)所示。根据TCF40-16TR1超声探头的发射声压方位特性,其发射角度在±30°时,衰减小于8 dB,因此取其发射角度为±30°,即测距的量程大于图6(a)中的L0时,可实现重点监测区域的无缝覆盖。
由图6及以上分析可知,测距区域的纵向覆盖可通过调整节点的安装距离来达到覆盖要求,而对于横向覆盖,输电线的水平线间距不可调,因此参数设计时应优先考虑满足横向覆盖。考虑到项目需求及速生林种植区,本文设计的监测装置可满足110 kV及以下电压等级输电线的监测需求。110 kV输电线的最大水平线间距为4.5 m,最苛刻的安全距离为4 m。
2.2.3 测距估计方法
针对被测物体为树叶、树枝而非大反射面障碍物的具体情况,本系统还引进了测距估计方法,以使测距结果更具说服力。
首先,主控制器控制测距模块进行多次统计测量,重复采集多次测量值,对得到的大样本空间(样本容量大于30)进行去噪取均值,并比较其方差变化情况。众所周知,方差越小,则样本均值越能更好地描述估计量的真值。另外,考虑到本文的探测对象为凹凸不整、层层叠叠、随风摆动的枯枝、树叶,使用单一的样本均值并不能合理描述探测距离,因此针对实际探测及实验情况,测量中还引入了数理统计中区间估计的理论。
置信区间适用于这样的应用:我们希望确定一个上下限,这个区域能比较肯定地包含真参数值在其中[24],即对估计量精确程度的描述。更通俗地讲,就是要找出参数真值以指定的可信概率位于其中的适当的取值区间。
需要说明的是,这里需要求解的区间是指样本总体的置信区间而非样本均值的置信区间。因此,由中心极限定理及区间估计理论,可构造一般情况下测距值函数的随机变量T为:
由参数估计的理论可得,变量T服从学生t-分布,t-分布的概率密度函数为:
根据数学经验及大量实验结果,选取置信度达95%的置信区间作为系统最终的测量范围,经查表及公式推导,应使:Pr{-1.98<t<1.98}=∫
因此可得置信区间的计算公式为:
由此也可得到测距值的点估计误差限d(x)为:
d(x)=1.98s (7)
因此,得到测距值的点估计为
3 测距实验
为验证测距估计方法的有效性,在硬件平台上设计固件程序将估计方法进行编程实现,并针对墙壁及不同性质的树木进行多次实验,最后将实验结果与尺测值进行对比,验证了估计方法的准确性。这里给出了几组具有代表性的实验结果。
3.1 实验1——大平面障碍物测距
测距估计方法应对大平面障碍物具有良好的普适性和稳定性。图7给出了测距估计方法对大平面障碍物的实验模型。移动障碍物的位置,所得的多组测距结果见附录A表A1。可见,刨除手动卷尺测量的随机误差,测距估计方法给出的测量数据有效、可靠。
3.2 实验2——针叶型松树的测量实验
选取针叶型松树为被测对象进行实验(实验场景见附录A图A1),以验证测距估计方法的有效性。图8为实验2测距数据的分布情况,其中,星形为100组测距值的原始数据,三角形为去噪后保留的样本子集(下同)。图9对实验2原始测距值的次数分布进行了统计。
表1给出了实验2中估计方法的测量结果。从测量结果和次数分布图中,我们不难得出结论:树木随风摆动时会引起测量数据的剧烈变动,因此,给出树木距离的置信区间作为距离参考范围更可靠,也更符合实际情况。统计结果得到的包络数据经多次重复测量,每次虽差别不大,但也存在噪声、风摆和其他因素的干扰,因此将距离估计引入去噪过程后,得出的置信区间可信度更高。
3.3 实验3——枯枝的测量实验
选取被测对象为枯枝的测量场景进行估计方法验证(实验场景见附录A图A2)。图10为实验3测距数据的分布情况。图11对实验3原始测距值的次数分布进行了统计。
表2给出了实验3中估计方法的测量结果。对于枯枝的情况,尽管测距模块使用统计的包络检测法,但测距值分布仍然较分散。但从去噪前后所得置信区间的长度以及对测距次数分布情况的直观感受,仍可得出结论:测距模块加入去噪、区间估计的方法后,得到的树枝距离测量结果可信度更好。
4 实际工况模拟实验
在单个节点独立实验验证的前提下,根据上述组网及测距估计方法的思想制作系统,并进行现场模拟实验,以验证监测系统整体的可行性及稳定性。
考虑到供电问题,选取在室内和窗外搭建测试环境,并移植合适的被测树枝进行现场模拟实验(实验场景见附录A图A3)。搭建的模拟实验场景中,共设置5个测量节点,包括1个主节点和4个辅节点,其中节点1位于窗外,其他节点位于室内。
保持模拟实验系统不间断供电工作1周时间,存储模拟实验中远程控制中心记录的测量数据。间歇性地摇摆树枝,观察测量结果的变化情况,并与手动卷尺测量的距离值进行对比。典型节点的尺测图见附录A图A4和图A5。其中,由于附录A图A4中的辅节点4安装于被测A枝的斜上方(见附录A图A6),测距模块能准确探测到位于测距范围内的树枝而不受其他杂枝的影响,同时验证了2.2节中对测距覆盖范围的描述。不同时间、不同强度摇摆树枝等典型情况下,监测系统测得的报警距离值与尺测值见附录A表A2(为避免拖沓冗余,表中的报警距离均为置信区间的中值)。由于受限于楼房的层高,设置的模拟实验的测量距离均比较小。可见,不同情况下的测距结果稳定性均较好。
根据模拟实验中监控装置的工作情况及远程控制中心记录的报警结果,可得到以下结论:系统昼夜连续工作时主节点与远程控制中心的GPRS通信顺畅,测距结果稳定、有效;ZigBee组网可靠;远程控制中心的数据更新准确,专有界面显示正常;系统工作状态良好。
5 结论
本文设计的输电线异物实时监测报警装置组网快速,通信畅通,远程控制中心的界面操作直观、可靠;使用的测距估计方法有效地解决了树叶、树枝的距离判定问题;在被测树枝摇摆不太剧烈的情况下,能给出测量值的稳定置信区间范围,装置鲁棒性好;装置连续供电情况下,样机系统运行可靠,工作状态稳定。
本文设计的输电线走廊超高树障在线监测装置克服了杆塔摄像机对档距内远离杆塔的弧垂点、风偏点处隐患不能精确反映的缺点,通过精确测量,及时发现树木生长对输电线的威胁,实时监测输电线走廊附近的树木生长情况,为制定预防措施和定期清理提供依据。使用该装置能够有效提高劳动效率,节省人力,减少林木误砍伐,为电力公司采取预防、整改和问责等措施提供依据,同时可提高输电线路供电可靠性,保证坚强智能电网的安全运行。
附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。
篇4：水质监测无线组网方案
近些年来，SOHO一族愈见增多，无线网络的使用也开始普遍起来，用无线网络来布置小型或个人局域网可带来高效快捷的经济价值，许多用户开始纷纷组建起方便办公、娱乐的个人小型无线局域网络。随着逐年上升的需求，无线市场也日渐繁荣。
但是摆在人们面前的现实情况是，无线网络是一个新兴的方案，要设计无线网，让人眼花缭乱的解决方案不知道该如何进行挑选。DIY无线网络真的那么困难吗?
使用无线方式构建家庭局域网，具有组网方式简单灵活的优点，用户在组网过程中不需要进行物理布线，只要一些简单的设置，就可以实现多台电脑的共享上网。在接下来的文章中，我们就以一套复式结构的住宅为例，介绍一下如何构建无线的家庭网络平台。
复式家庭户型的结构
随着生活水平的提高，人们的家庭居住环境变得越来越好，上百平米的复式格局已经相当常见，我们下面所说的就是复式的一种典型格局——小复式住宅，楼下由一体化的客厅和书房组成，楼上是两间卧室。
书房和卧室各有一台老式的台式电脑用来办公，客厅和主卧室有两台公司配备的笔记本，我们的目的就是要让这四台电脑能共享上网。需要注意的是，复式住房与传统住房的结构不同，属于立体格局，屋子里的可利用空间都很大，而且电脑之间的距离都相隔得比较远，对于这种情况，该如何进行无线网络组建呢?
组建无线家庭网络
首先我们需要做的是根据房屋的户型结构，合理地设计一套无线组网方案，确定无线网络接入点的位置，通过无线网络的接入点把有线网络的信号转化为无线信号，使信号覆盖室内所有的角落，最终实现无线的家庭网络环境。
设计布线方案
1确定组网方案
既然是组建无线网络，自然少不了无线路由器啦，目前市场上802.11g传输标准的无线路由器可以达到54M的数据传輸速率，而且基本上都具有WEP和WPA的加密功能，速度虽然不是很快，但绝对可以满足大多数家庭的上网需求，而且安全方面也更有保障。
对于复式家庭来说，使用一台无线路由器极有可能不能完全覆盖室内的所有角落，最好的方法是购买两台宽带路由器进行串联，使两台无线路由器的信号叠加，增加角落的信号覆盖率。
2确定接入点位置
无线网络的接入点是整个无线网络的中枢，它的位置决定了整个无线网络的信号强度和传输速率。由于无线信号走直线进行传播，一旦遇到障碍物，无线信号就会被削弱。而且要特别注意接入点周围尽量不要有金属障碍物，以免影响网络的稳定性。因此，最好在屋子里选择一个没有什么阻挡物的位置设立无线网络的接入点。
由于无线路由器的覆盖范围是一千圆形区域，离无线路由器越近，信号越强，抗干扰的能力越大，传输速率也就越高。所以，应该将无线路由器置于房间中央，才能充分利用它的信号覆盖能力，确保房间内的每个位置都能接收到无线信号。
我们可以把入户的电话线路接入客厅，以此为中心安放一台无线路由器，另一台无线路由器安装在楼上的楼梯井，这样做可以保证无线路由器的信号覆盖室内的每个角落，确保随处都有信号可以上网了。
一切都安排妥当以后就可以进行设备安装了，无线设备不需要网线的安装，只要进行设置就可以实现多机共享了。
组网设备预算
目前大多数品牌均推出了内置无线网卡的笔记本电脑，还有一些则将无线网卡作为标准配件。如此一来，我们只要为两台pc配备无线网卡就可以了，另外还需要添置两台无线路由器，市场上适合家庭使用的无线路由器有很多，不过价格都比较贵，大约在四五百元，算下来复式家庭组建无线网络的总体预算需要1000多元。
篇5：无线点菜餐饮管理系统组网方案
1、系统服务器：用于控制整个系统并保存、分析系统数据，为了确保酒店在停电的情况下仍能继续工作和各种数据不丢失，建议服务器电脑配置一台UPS电源。
系统服务器电脑配置：
建议配置： CPU1.0G处理器/128M内存/10M100M网卡/15寸显示器。
最低配置： CPU300处理器/64M内存/10M100M网卡/15寸显示器。
操作系统：windows服务器版
2、站点计算机：用于前台、总台、财务、库房、总经理等部门使用和查询等。
建议配置： CPU1.0G处理器/128M内存/10M100M网卡/15寸显示器。
最低配置： CPU300处理器/64M内存/10M100M网卡/15寸显示器。
操作系统：windows me /98/XP
3、Hub: 用于整个系统网络组建连接，根据酒店的规模选择不同的型号，为了保证网络速度，建议用10M/100M。
4、网络打印服务器：用于支持厨房打印机远程打印。
5、厨房打印机：高速热敏打印机，建议使用Epson TM88系列。
6、无线通信基站：用于双向收发无线点菜机发送的数据，根据酒店的规模，可以在酒店的适当的角落布置一到三个即可;200—1200米无线通信距离、最多可带200台点菜机
7、无线手持点菜机：用于服务员或顾客手持点菜、加菜、退菜、催菜、管理桌台、查询客人消费金额、发短信等，根据酒店的规模和客流情况配置。
注：无线手持点菜机和无线通信基站为电子自主开发的产品，有关使用说明请参照使用手册。
系统软件介绍(用户可以根据实际情况需要自主选择所需要的软件模块)：
1、无线点菜机管理模块(用户如使用无线点菜机则必需使用此模块)：
√ 点菜机状态实时监控
√ 短信息监控
√ 点菜机测试
√ 数据下载(菜品、菜品类别、套餐、推荐菜、退菜理由、客户要求、短信息编码)
√ 点菜机与无线通信基站参数设置(无线通信基站端口、编号设置、点菜机编号、
打印单据设置)
2、预订管理模块：
√ 实时餐台使用状态显示
√ 任意时间和餐段预订
√ 一台不同时间和餐段多次预订
√ 预订时零菜与套餐混合点菜
√ 预订抵达
√ 预订取消
√ 预订餐台状态图打印
√ 查询历史预订及餐台使用情况
√ 节假日提示
3、前台管理模块：
√ 实时图形化餐台使用状态显示
√ 支持无线点菜机与触摸屏方式点菜
√ 开放式海鲜类按数量点菜按重量结算，
√ 一单多台和一台多单
√ 开台、换台、并台、撤台、修改台头
√ 点菜、退菜、加菜、催菜、缓菜
√ 输入客人口味要求
√ 菜品沽清
√ 支持任意多个币种、银行卡、多种方式混合结帐
√ 一菜多价、菜品独立打折、按优惠卡打折、菜品优惠计划
√ 快速结帐、重新结帐
√ 拆分帐单
4、后台报表模块：
√ 实时图形化的餐台使用状态监控
√ 帐单结算情况监控(未结算帐单、已结算帐单)
√ 帐单审核
} 营业日报：
√ 营业日报班结汇总表
√ 营业日报帐单明细表
√ 营业日报餐段汇总表
√ 营业日报餐厅汇总表
} 营业汇总分析：
√ 营业时段指标分析表
√ 营业科目日期汇总表
√ 营业科目月份汇总表
√ 经营指标区间汇总表
√ 营业结算折扣分析表
√ 经营指标日期变化表
} 销售数据分析
√ 菜品四象限数据分析
√ 销售数据明细统计表
√ 销售数据分类统计表
√ 菜品销售流水记录表
√ 退菜送菜汇总统计表
√ 综合条件销售统计表
} 营业成本分析
篇6：让邻里关系更和睦的无线组网方案
无线组网方案有很多种，组建家庭无线网络要根据网络跨越的楼层数量，网络所在的房间布局及网络中终端设备的类型和多少，因地制宜，设计不同的家庭无线组网方案。
楼上楼下邻居互联
小王、小李、小张是非常要好的邻居，他们同时也是网迷，不过上网费用这么高，三人决定共享一个上网帐号。但由于三人住房相距较远，而且又在二个不同的楼层，三人都拥有二台以上的电脑，如果采用有线连网方式，不但布线工作量大，而且也非常不便，三人一合计，决定采用无线组网方案，
这个方案采用多个无线AP，三人所在楼层每个楼层安装一个无线AP，AP之间采用交换机和双绞线连接，交换机则直接与带有路由功能的ADSL连接。如果AP带有交换机，也可以省略掉交换机。在这个方案中AP位置要根据各楼层的实际结构和上网终端的分布情况而定。
同一楼层的二户可以在楼道或房间中放置AP，以使整个楼层需要网络节点的区域都可以被无线信号完全覆盖，能够承受较多用户同时上网的要求，而不至于使网络堵塞或者瘫痪。AP的置放位置以AP与无线客户端尽可能在视线以内为原则，可以放在天花板、墙壁等地方，尽可能好的覆盖无线用户使用区域。
篇7：水质监测无线组网方案
安全工程水质监测指导技术方案
一、总体目标
二、监测范围
对全市已建成的集中式农村饮水工程进行监测，具体监测范围为：电白县、信宜市、高州市、化州市、茂港区、茂南区。
三、监测点的选择
农村饮水安全工程监测点
包括2000年后建成的全部集中式农村饮水安全工程：
1、《全国农村饮水安全工程“十一五”规划》已建成集中式饮水安全工程；
2、2005-2006年农村饮水安全应急工程规划已建成集中式农村饮水安全工程；
3、其它有中央投资的已建成集中式供水工程。
有中央的投资的扩网工程同样应作为饮水安全工程纳入监测，末梢水选取扩网点用户水龙头水。
四、监测内容和方法
（一）监测区县和监测点基本情况
1、集中式供水基本情况：建设和营运情况、投资情况、水源类型、水处理方式、消毒情况、供水范围、覆盖人口等。12、分散式供水基本情况：水源类型、供水方式、分类饮用人口、水处理方式等。
3、按调查表格中的内容，通过查阅爱卫办、水利部门资料，现场调查等方式，填写全国统一的调查表，所填报人口、投资等基本情况资料以政府采用的数据为准。
（二）饮用水水质监测
1.水样的采集、保存和运输要求:集中式供水监测点在枯水期和丰水期各检测1次；抽取出厂水和末梢水水样各1份；当发生影响水质的突发事件时，对受影响的供水单位增加水质检测频次；具体方法按照现行《生活饮用水标准检验方法》（GB5750-2006）进行。
2、评价标准：饮用水水质分析按现行《生活饮用水标准检验方法》（GB5749-2006）进行评价。
3.监测指标：根据农村饮用水水质特点和现行国家饮用水水质卫生标准，农村饮用水水质监测指标为必测指标和选测指标。其中，国家级监测只统计分析必测项目，必测指标如下：
① 感官性状和一般化学指标：色度（度）、浑浊度（NTU）、臭和味(描述)、PH、铁（mg/L）、锰（mg/L）、氯化物（mg/L）、硫酸盐（mg/L）、溶解性总固体、总硬度（mg/L以CaCO3计）、耗氧量（mg/L）、氨氮（mg/L）。
②毒理学指标砷（mg/L）、氟化物（mg/L）、硝酸盐（mg/L以N计）。
③细菌学指标菌落总数（CFU/mL）；总大肠菌群（MPN/100ML或CFU/100mL）、耐热大肠菌群（MPN/100ML或CFU/100mL）。
④与消毒有关的指标：应根据水消毒所用消毒剂的种类选择监测指标，如游离余氯（mg/L）、臭氧（mg/L）、二氧化氯（mg/L）等。
——高砷饮用水：当监测发现高砷饮用水时，需要在15天之内重新抽样监测确认，经过观测后方能确认”高砷饮用水”.——高氟饮用水：当监测发现高氟饮用水时，需要在15天之内重新抽样监测确认，经过观测后方能确认”高氟饮用水”。
（三）饮用水卫生应急监测
各地要根据当地实际情况制定应急监测预案，在发生饮用水突发事件时启动。
五、实施部门和工作程序
（一）职责分工
市疾控切实做好本市的技术指导、质量控制、人员培训、监测资料收集、审核、统计分析和编写本市总结报告。
县级卫生部门（爱卫办）组织本级疾病预防控制中心等技术部门，开展本地区水样的采样、实验室分析和现场调查工作，并负责监测结果的录入和上报。
（二）总结与报告
监测信息报告实行（丰水期、枯水期各报1次，发生突发
事件时及时报）逐级汇总报告制。监测基础数据由县级疾病预防控制中心上报给市级疾病预防控制中心，审核后，及时向省疾控中心汇报。枯水期和丰水期的国家级监测数据分别于4月初和8月底上报，监测的原始资料保存在地市、县级疾控中心备查。
（三）信息管理
农村饮用水水质卫生监测资料属于国家健康危害因素监测系统的一部分，未取得主管卫生行政部门的许可，不得擅自公布或发表监测信息资料。
六、质量控制与过程监督
（一）各地、县爱卫办（卫生部门）组织力量要适用对项目的组织、管理、质量进行督导检查，加大技术指导力度，及时发现问题并解决问题。全国爱卫办不定期组织开展项目督导检查，通过听取汇报、查阅资料、现场查看等方式，对在项目实施过程中发现的问题提出整改意见。
（二）为保证监测数据的可靠性和可比性，参加监测的实验室须通过计量认证，未通过认证的实验室所在县，由地市级疾控中心开展监测工作。
监测数据不得造假，实测实报，造假者将承担一切后果。水质监测工作负责人必须对全部监测数据进行复核，发现不合理、异常的数据，应追查原因，必要时应重新采样复检。
（三）各地要严格按照全国爱卫办及省爱卫办组织培训时
统一的监测方法进行检测、监测。
七、技术档案
各级项目机构详尽记录项目内容和进度并建立档案。内容包括：经费下拨与使用、培训、监测进度及监测原始资料、调查表、技术督导等与项目有关的全部文件和技术资料。
所有技术档应保存完整，随时备上级部门抽查。
八、数据审核与录入
1.资料录入：县级疾控中心分别组织对水质卫生监测资料的录入、审核。
篇8：水质监测无线组网方案
1 无线传感器网络的概述
无线传感器网络简称WSN, 它是由空间里离散分布的多个传感器相互协作而形成的无线网络系统, 这些分布在不同场所的大量传感器的节点两两之间能够进行通信, 如图1所示。
严格来讲WSN的联网广泛性要比Internet更好, 因为后者仅仅是改变了人与人之间的交流方式, 而WSN能使人和自然进行沟通和交流, 将物理世界和信息世界进行融合, 因此所涉及的研究领域也更加广泛, 比如电子信息类、智能决策、知识工程等很多具有融合点的学科。
传感器网络开始要追溯到上个世纪的70年代, 第一代传感器网络是由点对点的传输技术将传感器进行连接;然而经过20年的发展到了90年代, 电子信息学科取了巨大的发展和长足的进步, 传感器的连接方式不仅仅是串联还出现并联的接口, 这种连接方式能够同时获取多种信息, 然后再进行综合处理, 这便是第二代传感器网络;自90年代到进入21世纪初, 在现场总线的控制下, 将传感器构成一个局域网络, 这便是第三代传感器网络;而第四代传感器目前已成为全世界的研究热点, 它的主要特点就是在各个传感器之间利用无线控制技术, 构建一个局域网络。传感器网络的四个发展历程表现出其循序渐进的研究成果, 随着技术的更新, 每一次改变均会让无线传感器的应用范围变的更加广泛。图2为传感器网络的发展历程。
目前无线传感网络的应用领域是进行对水下的特定检测任务, , 其原理是将无线传感器分布在水下, 然后利用水声的通信方式自行组建一个局域网络, 然后各个节点之间进行协同作用, 最终完成检测任务。主要应用于水质、水文检测和水下预警等。
2 无线传感网络的特点
1) WSN是大规模自组织网络。无线传感网络的节点数目一般比较庞大, 因此系统具有非常强的鲁棒性能, 另外节点数目的缘故其检测区域的覆盖面积也会得到扩展。2) WSN是多跳路由的动态性网络。虽然节点数目比较多, 但是能量比较有限, 因此通信发射功率会比较小, 整个传感器网络里节点的单挑通信距离很短, 所以只能在临近的节点之间实现单跳, 从而实现通信。传感网络中没有特定的路由设备, 而路由功能是通过网络节点之间的互相协调来完成的, 因此可以将每个节点视为路由设备又可以当做端设备。3) WSN是以数据为中心的网络。传感器网络是一个任务型网络, 如果该网络内部的节点较少, 那么每个节点均可能被分配一个整个网络独一无二的标识符号;如果节点比较多, 那么将不会实现每一个节点均会拥有独有的标识符号, 节点标识需要通信协议的支持。网络动态变化直接影响全网发生动态节点标, 节点的编号和地理位置的关系不大, 如果用户想要了解信息时, 所传输的数据只是个别节点的数据, 而非整个网络的所有节点, 因此该网络被称以数据为数据中心的网络。
3 基于WSN的水质监测方法
3.1 物理光学分析法
物理光学分析法是根据光学性质进行建立的, 其原理是光电转换, 然后使用电子器件的相互作用, 测定光学的辐射强度, 来对物质进行定量和定性分析。其又可细分为光度法和原子吸收法、荧光分析法、发射光谱法等。其中使用最多的是光度法, 即在红外线和紫外线区便可称之为红外紫外光度法。物理光学分析的优点是:分析的速度非常快、自动化程度较高、检测的精准度很高;缺点是检测仪器的价格较昂贵, 因此一般只是作为实验室的进行滴定实验的辅助仪器。
3.2 电化学传感器测量法
该种检测方法主要是根据电化学性建立起来的, 其理论基础是试样的电响应或者物质自身的化学体系。传感器的感知模块所获得信号较弱为毫伏级, 通过滤波放大之后经A/D转换, 然后传输到嵌入式系统进行处理。这种传感器的分类依据是输出信号的不同, 一般有电导型、电流型、电位型。其优点就是经济成本相对较低, 所以很适合大规模的投入使用, 缺点是由于技术的限制, 因此检测的数据准确度会大打折扣。
无线传感网络在进行水质监测时很少有专门的工作人员进行参与, 在检测过程中主要由传感器节点、远程数据服务器和无线通信网络之间进行协调展开工作。因此该系统主要由三部分组成, 分别是数据的采集、数据的传输以及最后分数据处理, 三者的关系图详见图4。
4 结语
目前无线传感器网络的应用非常广泛, 水质监测只是众多领域之一, 本文通过对无线传感网络的概述, 详细讲解了无线传感网络的基本概念, 并将其几大特点进行展示, 从实用的角度出发, 介绍了一些无线传感网络的技术应用。
摘要：社会的不断进步, 工农业的不断发展使人们的生活水平逐步得到提高, 但是在经济不断发展的情况下, 由于工农业的发展而导致的环境污染越来越严重。主要表现在大气污染和水污染, 其中水资源的污染直接影响着经济的发展, 间接的影响了人们生活的进一步提高。因此水质监测显得非常重要, 而目前在进行水质监测中应用最广泛的是无线传感器网络, 它是集合了通讯技术、计算机技术、传感器技术成一个整体的网络系统, 其特点是覆盖的范围非常广、组网灵活性很强, 另外就是运营的成本较低, 所以非常适合在水质监测中应用。本文简单介绍无线传感器网络在水质监测中的应用。
关键词：无线传感器网络,水声通信,水质监测
参考文献
[1]赵玉成, 谷小青, 顿文涛, 蔡镔, 张风仙, 袁超.无线传感器网络在土壤肥力监测中的应用[J].代农业科技, 2013 (10) .
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