海水养殖环境水质实时监测系统：

1.引言

海水养殖行业中，水产品产量及安全问题与水质状况密切相关，尤其需要对水质中类如PH值、溶解氧、盐度、温度等要进行周期性定时监测，掌握水质现状及其变化趋势。目前国内海水养殖环境水质监测多数仍采用人工采样、实验室分析的手段，人工定期或不定期的采样监测费时费力，并且难以全面客观地反应水质变化规律，从水质采样、样品运送和保存、实验室检测到数据整理整个过程，任何一步的差错都将影响最终数据的质量，无法满足对水质实时、准确监测的需求。由此可见，对于海水养殖环境的水质实时监测系统的开发的必要性。

本文提出了一种基于无线传感器网络[1](Wireless Sensor Network，以下简称：WSN)的远程水质实时监测系统的设计方案。由低成本、低功耗的WSN节点通过自组网形式形成分布式网络和GPRS无线通信网络组成。与传统的监测方法相比，具有如下优点：监测环境影响小;网络容量大;监测节点位置灵活可变;电池供电;链接GPRS网络实现数据远传;实时在线监测。

2.系统的整体结构

远程水质监测系统结构框图[2]如图1所示，由大量密集部署在某个监测区域的SN以及sink节点组成，它们之间通过自组织的无线通信方式构成网络。通常由即传感器节点(Sensor Node，以下简称：SN)、中继节点(Relay Node，以下简称：RN)、汇聚节点(Sink Node)组成。

sink节点具有连接外部网络(如互联网、卫星网、移动通信网等)的网关功能。WSN通过sink节点分发感知信息，负责向监测区域内的SN发送监测任务、查询消息和数据请求指令等。SN将监测对象的信息以多跳通信方式传送给sink节点，经其进行简单处理后，由Internet、卫星或移动通信网络等外部传输网络，传送至终端用户所在的管理节点。

SN一般由电池供电，受体积、价格和电源等因素的限制，它的处理能力、存储能力相对较弱，通信距离有限，如果访问通信半径以外的其它节点，需要借助RN转发数据。

相对于SN而言，Sink节点的通信能力较强，它可以是一个增强型SN，也可以是特殊网关设备，该节点负责WSN与外部传输网络的链接，将WSN采集的数据转发到外部传输网络。

3.系统硬件设计