基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

耿铭晨，石学涛，刘儒，郑凯，姚抒均，施严

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院），山东青岛，266000；2.山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛，266000）

1 传感网络的构成

在本文中，无线传感网络节点由一系列节点构成，其主要包括传感器节点、网关节点及一些汇聚模块等，能够对海洋环境的各种状况进行实时勘测，不限于化学需氧量测量、浊度测量、油污检测及海藻参数测量等。

在该模型的网络设计中，基于ZigBee协议的无线传感器网络收集了海洋环境的各种数据，并完成了节点控制功能。监控中心为用户提供各种数据信息并管理无线传感器网络。系统通过在每个节点上设置的数据收集单元和无线网络通信模块，将每个节点收集的信息上载到远程管理中心，以供监控人员进行分析和决策。整个模型主要包括两部分：管理中心监控软件和节点传感器数据采集控制系统。每个控制节点都有一个ZigBee通信模块。此外，该模型还包括GPRS通信模块或卫星通信系统，网络适配器等。

2 ZigBee通信协议设计及工作原理

2.1 通信协议设计

首先，节点采用定期自动报告数据的方法，可以由远程管理中心设置时间间隔，以确保数据的连续性。其次，节点可以随时响应远程管理中心的控制指令和设置参数，ZigBee通信模块在不接收或发送数据时进入休眠状态，可以大大降低系统功耗。

ZigBee技术支持的三个网络中，树形拓扑和网状拓扑是多跳网络，而星形拓扑是单跳网络。ZigBee无线传感器网络部署在实际的监视海域中，每个节点负责收集该区域中的各种传感器数据，例如温度，盐度，深度，洋流，叶绿素，浊度和其他信息，然后根据约定的通信协议逐点报告，归集到网络控制器。……