基于数据融合技术的多传感器水环境监测仪的研制

论文摘要

水环境的监测对水产养殖有着重要的现实意义,使水产养殖水环境符合养殖水质要求是提高养殖产品的质量和产量的重要保证。由于我国在这一方面远远落后于国外发达国家,而且存在着人口众多,渔业生产负担重等具体国情,因此努力提高我国渔业水产养殖的技术水平迫在眉睫。本文针对我国水产养殖业的现状及发展方向,设计了一种适合我国国情的水产养殖用的采用数据融合技术的多参数水环境监测仪,它可以在线、连续地测量酸碱度、溶解氧、温度等水环境参数；同时通过CDMA无线通讯构成无线监控网络,实现水环境参数的同时采集、统一处理、统一监测和准确的判断及预测预报。本文对多参数水环境监测仪进行了系统设计,主要包括硬件设计、数据融合技术、软件设计。硬件部分由传感器、信号调理部分、主控MCU、实时时钟、液晶显示器、电源监控、键盘、开关信号、CDMA通讯模块等构成,完成采集数据、进行一级数据融合计算、存储数据时间间隔设定、数据读取及清除等功能。将数据融合技术应用到被测参数数据的处理,结合水环境样本数据重点阐述了自适应加权算法的一级融合和BP神经网络的二级融合,从中得出将数据融合技术引入监测仪中,可以进一步提高数据的精确性及对水环境进行判断和预测预报的准确性。多参数水环境监测仪的软件设计部分包括主程序、键盘分析模块、中断子程序移动终端等的软件设计,实现了多参数水环境监测仪与上位机的通讯,从而实现了数据采集、数据存储及清除、集中显示等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 采用数据融合的自动监测技术应用于渔业生产养殖的意义
• 1.3 国内、外水产养殖技术的现状
• 1.4 渔业水产养殖技术的发展目标
• 1.5 本文研究的主要内容
• 1.6 论文的章节安排
• 第二章 多参数水环境监测仪的硬件设计
• 2.1 硬件设计总体概述
• 2.2 参数测量的实现
• 2.2.1 酸碱度测量
• 2.2.2 溶解氧含量的测量
• 2.2.3 水体温度测量
• 2.3 多参数水环境监测仪主机电路
• 2.3.1 C8051F020单片机
• 2.3.2 复位电路
• 2.3.3 振荡电路
• 2.3.4 DS1302时钟模块
• 2.3.5 LCD液晶显示模块
• 2.4 CDMA无线通讯模块
• 2.4.1 基于CDMA的水环境无线监测网络的设计
• 2.5 交直流切换供电电路
• 第三章 多参数水环境监测仪的数据处理
• 3.1 多传感器数据融合技术
• 3.1.1 数据融合定义
• 3.1.2 数据融合过程
• 3.1.3 数据融合的级别、结构、关键问题和方法
• 3.2 水环境监测中的多传感器数据融合
• 3.2.1 水环境监测中的多传感器数据融合结构
• 3.2.2 水环境监测中的多传感器数据融合的融合方式
• 3.2.3 一级融合算法及应用
• 3.2.4 二级融合算法及应用
• 第四章 多参数水环境监测仪的软件设计
• 4.1 主程序流程
• 4.2 键盘分析模块流程
• 4.3 中断级别及中断子程序
• 4.3.1 外部中断/INT0子程序
• 4.3.2 UART串口中断
• 4.4 CDMA无线通讯的实现
• 4.4.1 AT指令和AT+I指令
• 4.4.2 ME99模块的串口设置
• 4.4.3 移动终端的软件设计
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ 多参数水环境监测仪硬件设计原图
• 附录Ⅱ 多参数水环境监测仪PCB制板图