2009年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）2009年9月2日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；
高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2009年9月5日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
无线环境监测模拟装置（D题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。监
测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共
用一个天线。
二、要求
1．基本要求
（1）制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。
温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测
量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。
（2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够
通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。
（3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于10cm。在0～10cm距离内，各探测节点与监测
终端应能正常通信。
2．发挥部分
（1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。
即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测
终端与节点B之间的探测距离D+D
1
。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。
（2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大
于5s的条件下，使探测距离D+D
1
达到50cm。
（3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。
（4）其他。
三、说明
1．监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕5圈制成。线圈直径为（3.4±0.3）cm（可
用一号电池作骨架）。天线线圈间的介质为空气。无线传输载波频率低
于30MHz，调制方式自定。监测终端和探测节点不得使用除规定天线外
的其他耦合方式。无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。
光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。
2．发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。
3．测试各探测节点的功耗采用图2所示的节点分布图，保持距离D+D1=50cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。电流测试电路见图3。
图中电容C为滤波电容，电流表采用3位半数字万用表直流电流档，读
正常工作时的最大显示值。如果D+D
1达不到50cm，此项目不进行测试。
4．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。
四、评分标准
设计报告
项目主要内容满分系统方案无线环境监测模拟装置总体方案设计4
理论分析与计算
发射电路分析
接收电路分析
通信协议分析
6电路与程序设计
发射电路设计计算
接收电路设计计算
总体电路图
工作流程图
9
测试方案与测试结
果
调试方法与仪器
测试数据完整性
测试结果分析
6
设计报告结构及规
范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
5总分30
基本
要求
实际制作完成情况50
发挥部分完成第（1）项20完成第（2）项15完成第（3）项10其他5总分50
图3节点电流测试电路
唐山师范学院本科毕业论文 题目无线环境监测系统的设计 学生 22222 指导教师姜丽飞讲师 年级 2008级 专业电子信息科学与技术 系别物理系 唐山师范学院物理系 2012年5月
郑重声明 本人的毕业论文（设计）是在指导教师姜丽飞的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文（设计）作者（签名）： 年月日
目录 标题 (1) 中文摘要 (1) 1 引言 (1) 2 系统硬件设计 (1) 2.1 设计目标 (1) 2.2 方案选择 (1) 2.3 系统结构 (2) 2.4 电路设计 (3) 3 系统软件设计 (6) 3.1 通信协议 (6) 3.2 系统软件 (7) 4 系统性能测试方法及测试结果 (7) 4.1 温度测量 (7) 4.2 光照测试...................................... (7) 4.3 主机与各从机通信距离及响应时间测试 (8) 5 结束语........................................... . (8) 参考文献................................. . (9) 致谢....................................... ...... .. (10) 附录.................................................................................................... (11) 外文页........................................... .. (12)
一、选择题（单选，四选一） 1．污染物浓度测量值的极限值判定，采用 A 比较法。 (A)全数值(B)修约值(C)平均值(D)比较值 2．《公共场所空气中甲醛测定方法-酚试剂分光光度法》GB/T 18204.26-2000中用来标定硫代硫酸钠标准浓度所使用的碘酸钾试剂为 C 试剂。 (A) 化学纯(B)分析纯(C) 优级纯(D)色谱纯 3．《公共场所空气中甲醛测定方法-酚试剂分光光度法》GB/T 18204.26-2000中所使用的分光光度计应在波长为谱 A nm处测定吸光度。 (A) 630 (B)697.5 (C) 660 (D)690 4在《化学试剂标准滴定溶液的制备》GB/T601-2002中规定，在标定和使用标准滴定溶液时，滴定速度应保持在 C 。 A 4～6ml/min B 3～6ml/min C 6～8ml/min D 5～8ml/min 5酚试剂法测定甲醛含量，分光光度计应选择 C ： A 697.5nm B 530 nm C 630 nm D 425 nm 6乙醇（95%）是指_____B__ A 乙醇的质量分数为95% B 乙醇的体积分数为95% C 乙醇的质量百分浓度为95% D 乙醇的质量分数为5% 7GB 50325中室内污染物浓度测量至的极限值判定应依据 B 标准采用全数值比较法。 A、GB/T1250-2008 B、GB/T 8170-2008 C、GB/T15481-2008 D、GB/T6682-2008 8测定氨时，GB/T 18204.25-2000规定分光光度计的狭缝 D 。 A、小于5nm B、小于10nm C、小于15nm D、小于20nm 9民用建筑工程验收时， A 不列入抽检房间范围。 A、底层停车场 B、卫生间 C、卧室 D、厨房 10民用建筑工程室内空气中苯的检测时，吸附管活化温度为 D ℃ A、250-300 B、250-325 C、300-325 D、300-350 11、民用建筑工程室内空气中苯的检测时，吸附管热解吸温度为D ℃。 A、250 B、300 C、325 D、350 12、色谱法作为分析方法的最大特点是 D 。 A、进行定性分析 B、进行定量分析 C、分离混合物 D、分离混合物并分析测定含量 13、下面描述的测量空气中氡浓度的方法中____D___氡浓度的探测下限最小：
南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动
Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers
无线环境监测模拟装置无线环境监测模拟装置 全国一等奖全国一等奖 电子科技大学电子科技大学 王康王康王康 胡航宇胡航宇 耿东晛耿东晛 摘要摘要 本作品以MSP430单片机为核心， 利用数字温度传感器以及光敏电阻采集温度和光照信息；通过ASK 调制和调谐式解调（Tone Decoder）进行数据通讯，并采用CSMA 方式解决了多个节点公用同一信道的问题；采用存储转发机制以及对被转发的数据包赋予生命周期的方法，实现了自动转发功能以及对新节点加入和离开的自动识别。探测节点全部采用通用器件，以60mW 左右的平均功耗实现了节点间0.7m 以及转发方式下1.4m 的通讯距离，在达到指标要求的前提下降低了功耗和成本。 关键词：ASK 调制，Tone Decoder， CSMA，存储转发； 一、 方案论证与比较 1.1调制方案选择调制方案选择：： 方案1：采用FSK 调制，优点是具有较强的抗干扰能力。缺点是解调部分的硬 件较为复杂。 方案2：采用ASK 调制，优点是调制和解调的电路都相对简单，缺点是抗干扰 能力较差。通过在干扰较小的频段选择合适的载频，并通过窄带滤波能够消除大部分干扰，所以本作品选择了ASK 调制方式。 1.2解调方案选择解调方案选择：： 方案1：对ASK 信号放大与窄带滤波后，进行包络检波，再通过门限判决的方 法解调。该方案的成本低，缺点是抗干扰能力很差，窄带滤波器容易偏频，难以调试。 方案2：对ASK 信号放大后，采用调谐式解调器（Tone-Decoder）进行解调， 解调器本身是个窄带锁相环，能够省去窄带滤波器，且本身抗干扰能力较强；本作品中采用该方案。 1.3多点通讯方案选择多点通讯方案选择：： 多个节点间共用了同一个通信信道，因此在主机以及多节点之间涉及到信道复用问题。我们对比了以下方案： 方案1：采用时间分隔机制的信道复用，如主-从式的轮询点名或令牌环网络。 考虑到数据转发功能的实现必然要有多台主机，主-从式网络只允许一台主机显然不合适，而令牌环网络在节点随机离开后也会出现令牌无法传递的问题。并且，当节点编号未知时，依次搜索255个节点耗时很长。 方案2：基于碰撞侦测机制的信道复用，如A LOH A 、CSMA 等方式。优点是网络 中每个节点都可以作为主机，随时可以主动发送数据到任何其他节点。缺点是数据包可能因随机碰撞而丢失，且通讯延迟不可预计。但题目中要求5秒较为宽裕，而被传输的信息都是缓变量，允许进行多次重发。其中CSMA 方式在发送前进行载波侦听，不会出现A LOH A 在信道拥挤时将信道完全阻塞的现象，所以选择了CSMA 方式进行信道复用。 系统整体框图如图1，每个节点都采用低功耗的MSP430单片机对环境参数
环境监测模拟试题一 一、名词解释（本题共10分，共5小题，每题各2分） 1、环境监测 2、硫酸盐化速率 3、环境标准样品 4、生态监测 5、可吸入颗粒物或飘尘（IP） 二、填空题（本题共20分，共20空，每空各1分） 1、环境监测按监测目的分类可分为、、。 2、大气污染监测布点方法有、、、。 3、工业废水监测，监测类污染物应在车间或车间处理设施的废水排放口设置采样点，监测类污染物应在工厂废水总排放口布设监测点。 4、生活引用水监测的常规检验项目包括、、等。（请写出三个） 5、土壤的基本性质有、和。 6、生活垃圾的处理方法大致有、和。 7、根据生态监测的对象及其涉及的空间尺度，可分为和。 三、简答题（本题共24分，共4小题，每题各6分） 1、环境污染生物监测的方法主要有哪些？ 2、试说明环境监测的目的？ 3、危险废物特性包括哪些？ 4、什么是等效连续声级？ 四、问答题（本题共30分，共3小题，每题各10分）
1、水质监测分析方法有很多种方法，我国国家环境保护总局将现行方法分为三类，分别是哪三类？并说明其适用范围。其中哪两类可在环境监测与执法中使用？ 2、突发性环境污染事故的应急监测的原则有哪些？ 3、一种废物是否对人类环境造成危害可以用哪四点来定义鉴别？ 五、分析题（本题共16分，共1小题） 地面水水质监测过程中在设置监测断面后，应根据水面的宽度确定断面上的采样垂线，再根据采样垂线处水深确定采样点的数目和位置。请在下面图形中根据河流的宽度和深度及 水流特点分别标出采样垂线，在垂线上标明采样点及深度。并说明依据。 环境监测模拟试题二 一、名词解释（本题共10分，共5小题，每题各2分） 1、环境监测 2、采样效率 3、污泥指数（SVI） 4、第一类污染物 5、灰尘自然沉降量（降尘）
智能家居环境监测系统设计与实现 智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输，实现家居电器的智能控制，随着4G网络的快速发展，智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。 一、智能家居环境监测系统总体设计 基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测，其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，三是监测室内各种生活家电的状态等。系统设计中，基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点，通过ARM微处理器实现嵌入式编程，然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。通过该系统，采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。 二、智能家居环境监测系统详细设计 2.1室内环境信息采集功能 通过部署在室内的传感器节点，实现无线传感器网络的室内环境信息采集，以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能，需要将传感器节点进行良好的部署和优化，以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。 2.2 室内环境信息传输功能 传感器节点采集相关的网络信息后，通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点，汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器，以便服务器进行处理。信息传输过程中，为了实现高效数据传输和分发，需要将数据进行压缩和存储，实现传感器网络的聚簇作用，同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载，需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。 2.3 室内环境信息处理功能 数据传输到服务器后，环境监测装置负责处理采集到的数据信息，发现相关的信息超过用户设置的预警值，则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，同时将收集的信息存储到服务器数据库中。逻辑业务处理将数据统计分析和预测结果发送到相关界面，以便用户查看和分析。 三、Zigbee无线传感网络系统硬件设计
智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment
摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and
无线发射接收系统设计与实现 摘要: 此系统采用了无线发射和接受实现双向的全双工无线通信。通过使用C51单片机实现对系统的数据采集、信号收发进行控制。用硅光片进行对阳光是否照射的采集，DS18B20进行温度信息采集。该系统是一个独立系统，能够在一定范围内进行数据采集并且将数据通过无线传输到数据接收模块。 关键词:无线传输；单片机；数据采集 1 引言 对于环境信息采集是很普遍的，但是将采集的信息如何传输就是关键，传统的系统都是用有线的方法，不仅要铺设线路，而且不方便，可移植性差。随着无线技术的不断发展，无线在各个领域中的应用也不断增加，通过嵌入式系统，用无线的方式实现数据的采集和传输是最好的解决方法，不仅简化了实施的难度，而且成本相对较低。 本文主要是以C51单片机为控制核心，用无线接收发射装置来实现环境数据采集系统。 2 系统目的 设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成(实际制作2个)。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。 探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃;光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用三节干电池串联，单电源供电。 监测终端用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。 每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。
环境监测试题库 一、名词解释 1、优先污染物：经过优先选择的污染物称为环境优先污染物，简称为优先污染物。 2、背景断面：反映进入本地区河流水质的初始情况。 3、净化断面（削减断面）：当工业废水或生活污水在水体内流经一定距离而达到最大限度混合时，其污染状况明显减缓的断面。 4、控制断面：为了确定特定污染源对水体的影响，评价污染状况，以控制污染物排放而设置的采样断面。 5、酸度：指水中所含能与强碱发生中和作用的物质的总量。 6、碱度：指水中所含能与强酸发生中和作用的物质的总量。 7、化学需氧量（COD）：在一定条件下，用一定的强氧化剂处理水样所消耗的氧化剂的量，以氧的质量浓度mg/L表示，它是水体被还原性物质污染的主要指标。 8、生化需氧量（BOD）：是指由于水中的好氧微生物的繁殖或呼吸作用，水中所含的有机物被微生物生化降解时所消耗的溶解氧的量。 9、总有机碳（TOC）：是以碳的含量表示水中有机物的总量，结果以碳的质量浓度（mg/L）表示。 10、总需氧量（TOD）：指水中的还原物质，主要是有机物在燃烧中变成稳定的氧化物所需要的氧量，结果以O2的含量（mg/L）计。 11、大气污染：是指人类活动排出的污染物扩散到某个地区的室外空间，污染物质的性质、浓度和持续时间等因素综合影响而引起某个地区居民中大多数人的不适感，并使健康和福利受到恶劣影响。 12、硫酸盐化速率：指大气中含硫污染物（主要是二氧二碳）转化为硫酸盐微粒的速度。 13、降尘：是指大气中自然沉降于地面上的灰尘，又称自然降尘。 14、总悬浮颗粒物（TSP）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径<=100微米的颗粒物。 15、声功率：是单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率，单位为W。 16、声强：声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能量，单位为W/m2
水环境监测信息管理系统 由于水环境受到污染源的排放、地形、气候及供需水条件、季节变化、突发性水污染事故等因素的影响，其水质水量是随着时间和空间而变化的，具有较强的易变性和突发性。因此，对区域范围水环境进行高效、高精度的时空连续动态监测，具有十分重要的意义。 水环境监测信息管理系统是当前我国大力推进的水利信息化的重要组成部分，是实现水资源可持续利用的重要手段，可及时、准确地掌握区域水资源质量的状态、分布和变化规律，预测事故隐患，并在事故突发后辅助管理人员生成应急方案。 水环境监测信息管理系统，采用在线的水质水量监测传感器、变送及控制器，以连接异地、异质传感器或现地设备的广域计算机网络、数据库为基础，实现水环境要素的实时、多维、多源、高效、高精度的在线自动监测，以及监测信息的获取、存储、分析、管理、表达评估和辅助决策。 系统主要功能包括： （1）系统集成了数据库管理系统、地理信息系统和水质预测模型的管理系统，能够实时、直观地对区域水环境信息进行可视化表达，自动响应监测值超标的紧急情况并给出应对措施建议，配合系统的自动警报和决策支持功能，系统实现对区域水相关数据的动态管理，提高区域水环境管理的自动化程度。 （2）系统监测数据查询，包括静态查询和动态显示。静态查询功能辅助用户从地图或对象列表框中选择查询监测对象，反馈相应监测数值，并可将检索数值进行作图和输出；动态显示功能允许用户定义多个监测对象的动态数据框，当系统自动读取数据库时，地图中的动态数据框将更新显示该对象的最新监测和预测值。 （3）预测功能对用户选择的监测对象和参数进行水质预测，并将预测数值同已有监测值一起进行画图和输出，也可将预测数值实时显示在动态数据框中，并将预测数据作为警报触发值进行判断。 （4）通过定义区域内各监测参数的评价等级和关联颜色，对各类水体的实时监测值用不同颜色进行空间标识，从而为用户直观地获取水体水质评价信息提
环境保护信息系统总体设计方案 环境监测信息系统 总体设计方案 - 1 -
目录 环境监测信息系统总体设计方案 -------------------------------------- 错误!未定义书签。 1 引言------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 - 1.1设计思想 -------------------------------------------------------------------------------------5- 1.2设计背景 -------------------------------------------------------------------------------------5- 1.3参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------6- 2 系统概述 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.1系统设计原则 -------------------------------------------------------------------------------6- 2.2系统目标与运行环境 ---------------------------------------------------------------------7- 2.3需求分析 -------------------------------------------------------------------------------------8- 3 系统总体设计---------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.1 系统物理结构 ------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3.1.1 系统流程图 -------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3.1.2 技术要求 ---------------------------------------------------------------------------- - 13 - 3.1.3 系统体系结构---------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.2子系统功能描述及实现---------------------------------------------------------------- -14- 3.2.1 系统总体结构---------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.2.2 子系统结构 ------------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.3各子系统功能模块的实现 ------------------------------------------------------------ -21- 3.3.1信息输入模块 ---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.2 信息修改模块---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.3 信息查询功能---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.4 信息分析功能---------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.3.5 信息输出功能---------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.3.6 其它功能 ---------------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.4软件结构图 ----------------------------------------------------------------------------------- - 24 - 3.4.1应用软件的设计思想 -------------------------------------------------------------- - 24 - 3.4.2软件系统总体架构 ---------------------------------------------------------------- - 25 - 4 开发过程--------------------------------------------------------------------------------------- - 26 - 4.1系统开发环境----------------------------------------------------------------------------- -26- 4.2总体进度计划 ----------------------------------------------------------------------------- -26- 4.3经费预算 ----------------------------------------------------------------------------------- -27- 5 软件设计标准 -------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 5.1 用户界面-------------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 5.2 硬件接口-------------------------------------------------------------------------------------- - 28 -
无线环境监测模拟装置（D题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个无线环境监测模拟装置，实现对周边温度和光照信息的探测。该装置由1个监测终端和不多于255个探测节点组成（实际制作2个）。监测终端和探测节点均含一套无线收发电路，要求具有无线传输数据功能，收发共用一个天线。 二、要求 1．基本要求 （1）制作2个探测节点。探测节点有编号预置功能，编码预置范围为00000001B～11111111B。探测节点能够探测其环境温度和光照信息。温度测量范围为0℃～100℃，绝对误差小于2℃；光照信息仅要求测量光的有无。探测节点采用两节1.5V干电池串联，单电源供电。 （2）制作1个监测终端，用外接单电源供电。探测节点分布示意图如图1所示。监测终端可以分别与各探测节点直接通信，并能显示当前能够通信的探测节点编号及其探测到的环境温度和光照信息。 （3）无线环境监测模拟装置的探测时延不大于5s，监测终端天线与探测节点天线的距离D不小于10cm。在0～10cm距离内，各探测节点与监测终端应能正常通信。 2．发挥部分 （1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B 之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。
（2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于5s 的条件下，使探测距离D+D1达到50cm。 （3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。 （4）其他。 2．发挥部分 （1）每个探测节点增加信息的转发功能，节点转发功能示意图如图2所示。即探测节点B的探测信息，能自动通过探测节点A转发，以增加监测终端与节点B 之间的探测距离D+D1。该转发功能应自动识别完成，无需手动设置，且探测节点A、B可以互换位置。 （2）在监测终端电源供给功率≤1W，无线环境监测模拟装置探测时延不大于5s 的条件下，使探测距离D+D1达到50cm。 （3）尽量降低各探测节点的功耗，以延长干电池的供电时间。各探测节点应预留干电池供电电流的测试端子。 （4）其他。 三、说明 1．监测终端和探测节点所用天线为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕5圈制成。线圈直径为（3.4±0.3）cm（可用一号电池作骨架）。天线线圈间的介质为空气。无线传输载波频率低于30MHz，调制方式自定。监测终端和探测节点不得使用除规定天线外的其他耦合方式。无线收发电路需自制，不得采用无线收、发成品模块。光照有无的变化，采用遮挡光电传感器的方法实现。 2．发挥部分须在基本要求的探测时延和探测距离达到要求的前提下实现。3．测试各探测节点的功耗采用图2所示的节点分布图，保持距离D+D1=50cm，通过测量探测节点A干电池供电电流来估计功耗。电流测试电路见图3。图中电容C为滤波电容，电流表采用3位半数字万用表直流电流档，读正常工作时的最大显示值。如果D+D1达不到50cm，此项目不进行测试。
环境监测理论考试试卷及答案1（检测公司） 姓名：得分：阅卷签名： 一、填空题（每空分，共20分） 1．水系的背景断面须能反映水系未受污染时的背景值，原则上应设在或。答案：水系源头处未受污染的上游河段 2．在采样(水)断面同一条垂线上，水深5-10m时，设2个采样点，即 m处和 m 处；若水深≤5m时，采样点在水面 m处。 答案：水面下0．5 河底上0．5 下0．5 3．测、和等项目时，采样时水样必须注满容器，上部不留空间，并有水封口。 答案：溶解氧生化需氧量有机污染物 4．地下水采样前，除、和监测项目外，应先用被采样水荡洗采样器和水样容器2～3次后再采集水样。 答案：五日生化需氧量有机物细菌类 5．采集地下水水样时，样品唯一性标识中应包括、采样日期、编号、序号和监测项目等信息。 答案：样品类别监测井样品 6．工业废水的分析应特别重视水中对测定的影响，并保证分取测定水样的性和性。 答案：干扰物质均匀代表 7．水质采样时，通常分析有机物的样品使用简易 (材质)采样瓶，分析无机物的样品使用 (材质)采样瓶(桶)。自动采样容器应满足相应的污水采样器技术要求。 答案：玻璃聚乙烯塑料 8．往水样中投加一些化学试剂(保护剂)可固定水样中某些待测组分，经常使用的水样保护剂有各种、和，加入量因需要而异。 答案：酸碱生物抑制剂 9．文字描述法适用于天然水、水、水和水中臭的检验。②答案：饮用生活污工业废 10．水温测定时，当气温与水温相差较大时，尤应注意立即，避免受影响。 答案：读数气温 11．透明度是指水样的澄清程度，洁净水是透明的，水中存在和时，透明度便降低。④⑤答案：悬浮物胶体 12．浊度是由于水中含有泥沙、黏土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质所造成的，可使光被散射或吸收。①② 13．测量水的pH值时，应适当进行搅拌，以使溶液均匀并达到电化学平衡，而在读数时，则应，，以使读数稳定。④ 答案：停止搅动静置片刻 14．当水深大于 cm、流速不小于 m／s时，可用流速计测量流速。常用的流速计有旋杯式和桨式两种。 答案：10 15．根据天平的感量(分度值)，通常把天平分为三类：感量在 g范围的天平称为普通天平；感量在 g以上的天平称为分析天平；感量在 mg以上的天平称为微量天平。 答案：0．1～0．001 0．0001 0．01 16．沉淀按其物理性质的不同，可粗略地分为沉淀和沉淀，介于两者之间的是凝乳状沉淀。 答案：晶形无定形 二、判断题（每题分，共15分） 1．为评价某一完整水系的污染程度，未受人类生活和生产活动影响、能够提供水环境背景值的断面，称为对照断面。( ) 答案：错误
目录 摘要...................................................................... 错误！未定义书签。Abstract .................................................................... 错误！未定义书签。1方案设计.. (1) 1.1理论分析 (2) 1.2设计方案论证与选择 (2) 1.2.1探测点和控制终端处理器的选择 (2) 1.2.2无线收发芯片的选择 (2) 1.2.3温度传感的选择 (3) 1.2.4光电传感的选择 (3) 1.2.5 显示器件的选择 (3) 1.3整体系统设计框图 (4) 2各模块的硬件设计与核心电路 (5) 2.1自制无线收发电路 (5) 2.1.1无线发射电路 (5) 2.1.2 无线接收电路 (5) 2.2传感模块 (7) 3 DS18B20无线收发模块程序流程图 (8) 参考文献： (10) 附录1 完整电路图 (11) 附录2实物图照片 (12) 附录3 软件程序源代码 (14)
2009年全国大学生电子设计竞赛试题 无线环境监测装置 摘要：本系统是由单片机AT89C52作为主控芯片，选用DS18B20作为 环境的温度采集芯片，以及用光电传感器对周围环境的光照进行探测。把DS18B20采集回的当前环境下的温度数据和光电传感器采集回来的光照情况的数据传送给探测点的AT89C52,进行相关的数据处理。然后把信息通过无线发射模块传送给控制终端的无线接收模块。在控制终端把接收回来的数据经过主控芯片AT89C52进行处理。然后传送给LCD12864，对探测点的温度和光照情况进行实时显示。经过测试，自制的无线收发模块，其无线传输载波频率为27MHZ 完全符合要求，探测时延在2s以内，天线与探测点的距离在50厘米以上，有比较好的数据传输功能。温度数据经过编码后通过无线传输的精度控制在1摄氏度以内。整个系统基本上达到了设计要求。 关键字：单片机AT89C51,无线发射，无线接收，DS18B20，LCD12864。 Abstact:This system uses the AT89C52 microcontroller as the master chip, chosing DS18B20 as the environmental temperature collecting chips and using the photoelectric sensors to detect the ambient light. The temperature data from DS18B20 and the data from the optical sensors, about the current environment, are transmitted to the AT89C52.Then the associated data is processed. And the processed data is transmited to the control terminal of the wireless receiver module through the wireless transmitter module.In the control terminal, the received data is processed by the master chip AT89C52 and then send it to LCD12864. Lastly the detection point temperature and light conditions in is real-time displayed.Test proves that the self-produce wireless transceiver module is accurate, the wireless carrier frequency of 27MHZ fully comply with the requirement and the detect delay is 2 s or less. The distance between the antenna and the detection point is 50 cm or more.This proves that transmission capability is fine. The precision of temperature data encoded through wireless transmission is 1 degrees. All prove that the system meets the design requirements fully. Keywords: SCM AT89C51, wireless transmitters, wireless receivers, DS18B20, LCD12864.