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基于无线传感器网络的环境监测与控制系统设计一、引言无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统，用于监测和控制环境中的物理和化学参数。
WSN已经广泛应用于环境监测、农业、工业自动化等领域。
本文旨在设计一种基于无线传感器网络的环境监测与控制系统，通过对环境参数的实时监测和控制来提高资源利用效率、降低能源消耗，实现对环境的智能化管理。
二、系统架构设计2.1 传感器节点传感器节点是WSN中最基本的组成单元，负责采集环境参数并将数据传输给基站。
在本系统中，每个传感器节点由一个或多个传感器模块、一个微处理器和一个无线通信模块组成。
其中，传感器模块负责采集温度、湿度等环境参数，并将数据转换为数字信号；微处理器负责对采集到的数据进行处理和分析；无线通信模块则负责将处理后的数据发送给基站。
2.2 基站基站是WSN中负责接收并处理来自各个传感器节点数据的设备。
在本系统中，基站由一台高性能计算机和一个无线通信模块组成。
无线通信模块负责接收传感器节点发送的数据，并将数据传输给计算机进行处理。
计算机通过对接收到的数据进行分析和处理，得到环境参数的变化趋势，并根据需求制定相应的控制策略。
2.3 控制器控制器是根据基站分析得到的环境参数变化趋势，对环境进行控制的设备。
在本系统中，控制器由一个执行机构和一个控制算法组成。
执行机构负责根据控制算法给出的指令，对环境参数进行调节；控制算法则根据基站分析得到的数据和预设的目标值，通过数学模型计算出相应的调节策略。
三、系统工作流程3.1 环境参数采集传感器节点通过传感器模块采集环境中温度、湿度等参数，并将采集到的数据转换为数字信号。
3.2 数据传输传感器节点通过无线通信模块将采集到的数据发送给基站。
基站接收到来自各个传感器节点发送过来的数据，并将其存储在计算机中。
3.3 数据处理与分析基站上运行着一套完善的数据处理与分析算法，通过对接收到的数据进行分析，得到环境参数的变化趋势。
基于无线传感器网络的环境监测系统设计和实现随着现代社会的高速发展和城市化的不断推进，环境污染逐渐成为人们关注的热点问题。
为了有效地预防和治理环境污染，需要对环境进行实时监控和管理。
基于无线传感器网络的环境监测系统应运而生，成为环境监测领域的重要工具。
本文将介绍基于无线传感器网络的环境监测系统的设计和实现。
一、无线传感器网络简介无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种利用无线通信技术构建的分布式、自组织、多传感器节点协作的网络系统。
WSN由大量的传感器节点、数据处理节点和控制节点组成，通过无线通信技术形成一个协同工作的整体。
每个传感器节点都具有一定的自主处理能力和通信能力，并能够自我组织形成网络。
传感器节点通常由微处理器、传感器、存储器和无线模块等构成。
二、环境监测系统的设计原理基于无线传感器网络的环境监测系统通常需要设计以下几个部分：1. 传感器网络部分传感器网络部分是整个系统的核心，主要由传感器节点和基站组成。
传感器节点负责采集环境参数，如温度、湿度、风速、气压等。
基站则负责接收、处理和传输数据。
2. 数据处理部分数据处理部分主要负责对传感器节点采集到的数据进行处理、分析、存储等操作。
这个部分需要使用一些数据处理技术和算法，如数据压缩、数据挖掘和机器学习等。
3. 数据显示部分数据显示部分主要是将处理后的数据以可视化的形式呈现给用户。
这个部分需要使用一些可视化工具和技术，如Web技术、图表控件、地图等。
三、基于无线传感器网络的环境监测系统的实现方法在实现基于无线传感器网络的环境监测系统时，需要考虑以下几个方面：1. 传感器节点的选择和部署选择合适的传感器节点对于提高系统的性能和精度至关重要。
传感器节点的部署也需要经过仔细的规划和布局。
2. 通信协议的选择需要选择合适的通信协议，如ZigBee、WiFi、LoRa等。
通信协议的选择将直接影响到系统的能耗、通信效率和可靠性。
基于无线传感器网络的环境监测与保护系统设计随着现代化的发展以及环境问题的日益突出，环境监测与保护变得尤为重要。
为了实现对环境参数的实时监测和保护，无线传感器网络（WSN）被广泛应用于环境监测领域。
本文将介绍一个基于无线传感器网络的环境监测与保护系统的设计。
一、引言无线传感器网络是一种由大量分布式传感器节点组成的自组织网络，具有低成本、易部署和实时监测等特点。
在环境监测领域，WSN可以用于监测气体浓度、温度、湿度、光照等各种环境参数，并及时报警，可以帮助保护环境、减少污染和提高生活质量。
二、系统设计1. 传感器节点选择与布置为了有效监测环境参数，需要选择适合的传感器节点，并合理布置在监测区域内。
根据监测目标的不同，可以选择气体传感器、温湿度传感器、光照传感器等多种传感器。
传感器节点可以根据监测区域的大小和复杂程度进行分布式或集中式布置。
2. 网络拓扑结构选择与优化在设计WSN的拓扑结构时，可以选择星型、树状或网状结构。
星型结构适合于小范围、密集监测区域；树状结构适合于信息汇总和传输；网状结构适合于大范围监测和全局通信。
在设计过程中，需要综合考虑监测区域的特点和传感器节点的分布来选择最合适的拓扑结构，并进行优化以提高网络的性能和可靠性。
3. 数据采集与传输传感器节点通过采集环境参数的数据，并将其传输到数据中心。
在传输过程中，需要设计高效的传输协议，确保数据的准确性和及时性。
由于传感器节点资源有限，还需要考虑能量消耗和网络拥塞等问题。
可以采用分层协议和数据压缩等技术来优化数据的传输过程。
4. 数据处理与分析接收到传感器节点传输的数据后，需要对数据进行处理和分析，得出有关环境状态的信息。
可以使用数据挖掘和机器学习等技术来挖掘数据潜在信息，实现对环境的智能监测和预测。
同时，还可以设计用户界面和数据可视化功能，帮助用户直观地了解环境监测结果。
5. 报警与保护在环境异常情况下，系统应及时发出警报并采取相应措施进行保护。
《基于无线传感网的环境监测系统的研究与实现》篇一一、引言随着科技的不断进步，环境监测已经成为了一个重要的研究领域。
为了实现环境监测的高效性、实时性和准确性，无线传感网技术被广泛应用于此领域。
本文旨在研究并实现一个基于无线传感网的环境监测系统，通过分析系统需求、设计、实现及测试，验证了该系统的可行性和有效性。
二、系统需求分析环境监测系统的主要目标是实时收集并传输环境数据，以便于分析和管理。
基于无线传感网的特性，我们提出了一套完整的需求分析：1. 数据收集：系统应能够实时收集包括空气质量、水质、土壤质量、气象条件等在内的环境数据。
2. 传输网络：使用无线传感网络技术，将收集到的数据传输至中心服务器。
3. 数据处理：中心服务器应能对接收到的数据进行处理和分析，生成环境质量报告。
4. 用户界面：提供一个友好的用户界面，使用户能够方便地查看和分析环境数据。
三、系统设计基于上述需求分析，我们设计了以下系统架构：1. 硬件设计：采用无线传感器节点进行环境数据收集。
每个节点包括传感器、微处理器和无线通信模块。
2. 网络设计：采用无线传感网技术，将各个传感器节点与中心服务器连接起来，形成一个自组织的网络。
3. 软件设计：开发一套数据处理软件，用于接收、处理和存储环境数据，并生成环境质量报告。
同时，开发一个用户界面，使用户能够方便地查看和分析环境数据。
四、系统实现在系统实现阶段，我们主要完成了以下工作：1. 硬件实现：根据硬件设计，制作了无线传感器节点，并将其部署在需要监测的环境中。
2. 网络实现：利用无线传感网技术，将各个传感器节点与中心服务器连接起来，形成一个稳定、可靠的传输网络。
3. 软件实现：开发了数据处理软件和用户界面。
数据处理软件能够实时接收、处理和存储环境数据，并生成环境质量报告。
用户界面则提供了一个友好的界面，使用户能够方便地查看和分析环境数据。
五、系统测试与性能评估为了验证系统的可行性和有效性，我们对系统进行了测试和性能评估。
研究和设计一种基于无线传感器网络的环境监测系统环境监测在当今社会中变得越来越重要。
因为环境问题对人类的生活和健康产生了深远的影响，所以有必要开发一种基于无线传感器网络的环境监测系统。
这种系统可以实时监测和控制环境参数，如温度、湿度、气体浓度等，以保护环境和维护人类的健康。
本文将介绍研究和设计该环境监测系统的详细过程。
首先，我们需要选择适合的无线传感器网络技术。
目前，常用的无线传感器网络技术包括Zigbee、WiFi和LoRa等。
这些技术都有自己的优点和缺点。
我们需要根据环境监测系统的需求来选择合适的技术。
例如，如果监测范围广且传输距离较远，则LoRa技术可能是一个更好的选择。
而如果需要高速的数据传输和较小的网络延迟，则WiFi技术可能更适合。
其次，我们需要设计传感器节点。
传感器节点是环境监测系统的核心组成部分，负责收集环境参数并将其传输给基站。
为了实现高效的数据采集，我们需要选择合适的传感器。
温度传感器、湿度传感器、气体传感器和光照传感器都是常见的环境监测传感器。
另外，我们还需要考虑节点的能耗问题。
因为传感器节点的电池寿命是一个重要的因素，影响着系统的可用性。
因此，我们需要设计低功耗的传感器节点，同时尽量提高其工作效率。
然后，我们需要设置网络拓扑结构。
网络拓扑结构决定了节点之间的通信方式和路由方式。
常见的网络拓扑结构包括星型、树状、网状等。
在环境监测系统中，星型拓扑结构通常是一个不错的选择，因为它简单且易于管理。
在星型拓扑结构中，基站作为网络的中心，节点通过无线连接与基站通信。
此外，我们还需要考虑节点之间的信号传输距离和传输功率等因素，以确保网络的可靠性和稳定性。
接下来，我们需要设计数据收集和处理算法。
一旦传感器节点采集到环境参数，我们需要将这些数据传输到基站进行处理和分析。
在数据处理方面，我们可以使用各种算法来处理传感器数据，如平均值、滑动平均、傅里叶变换等。
此外，为了减少数据传输量和节省能源，我们可以在节点上进行数据预处理和压缩，只将重要的数据传输到基站。
基于无线传感器网络的气候环境监测与调控系统设计无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种广泛应用于多个领域的新型技术，其在气候环境监测与调控系统设计中具有重要作用。
本文将首先介绍WSN的定义、组成和工作原理，然后重点探讨其在气候环境监测与调控系统设计中的应用及设计要点。
WSN是由许多相互连接、具有感知、计算和通信能力的无线传感器节点组成的网络。
每个传感器节点包含传感器、处理器和无线通信模块。
传感器节点通过无线通信协议实现节点之间的数据传输和通信。
传感器节点可以感知周围环境的各种参数，比如温度、湿度、空气质量等，并将这些数据通过无线通信传输到数据处理中心。
基于WSN的气候环境监测与调控系统设计主要包括以下几个方面：1. 传感器节点的部署和通信网络：合理的传感器节点部署是设计一个有效的气候环境监测与调控系统的基础。
传感器节点应根据监测需求和环境特点进行合理的位置选择，以确保覆盖范围和数据采集的准确性。
此外，建立可靠的无线通信网络也是设计中的重要环节，通信协议的选择和优化是关键。
2. 数据采集和传输：传感器节点通过感知环境参数，将采集到的数据实时传输到数据处理中心。
数据采集和传输的精度和实时性是衡量系统性能的重要指标。
在设计中，需要考虑采样频率、传输距离、传输速率等因素，以满足监测和调控的需求。
3. 数据处理和分析：传感器节点采集到的数据需要经过处理和分析，以提取有用的信息。
数据处理的方法可以选择使用传统的统计学方法，也可以选择利用机器学习算法进行数据挖掘和预测。
根据具体应用场景的需求，合理选择数据处理方法和算法，提高系统的准确性和预测能力。
4. 系统可靠性和能耗优化：无线传感器网络在实际应用中可能会面临环境变化、节点故障等问题。
在设计中应考虑系统的可靠性，设置相应的容错机制和自适应策略，确保系统的稳定性和可靠性。
同时，由于传感器节点是由电池供电，能耗优化也是一个需要解决的问题。
基于无线传感器网络的环境监测与控制系统设计I. 简介无线传感器网络（WSN）是一种由众多分布式、自组织的传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境数据。
本文将探讨基于无线传感器网络的环境监测与控制系统的设计。
II. 无线传感器网络的特点无线传感器网络具有以下几个主要特点：1. 分布式节点：无线传感器节点分布在特定的监测区域内，形成网络结构；2. 自组织性：传感器节点能够根据环境的变化自动组织网络，适应节点的加入和退出；3. 低功耗：无线传感器节点通常由电池供电，因此功耗应尽可能低，以延长节点寿命；4. 数据采集和传输：节点能够采集环境数据，并通过网络传输到监测中心；5. 数据处理和分析：监测中心可以对传输的环境数据进行处理和分析，提供实时监测和控制。
III. 设计要求和功能基于无线传感器网络的环境监测与控制系统的设计需要满足以下要求和提供相应的功能：1. 多节点布置：节点应根据环境特点和监测需求进行合理布置，以覆盖监测区域；2. 数据采集和传输：节点需要能够采集各种环境数据，并通过无线网络传输到监测中心；3. 实时监测：监测中心应能够实时接收和显示传感器节点发送的环境数据；4. 数据处理和分析：监测中心需要对接收到的环境数据进行处理和分析，提供相关统计和报表；5. 远程控制：监测中心应具备对传感器节点的控制功能，如开启/关闭设备或调节设备参数；6. 告警功能：系统应具备异常检测和告警功能，及时通知相关人员并采取相应措施；7. 数据存储和备份：环境数据应进行存储和备份，以便后续查阅和分析。
IV. 系统组成和工作原理基于无线传感器网络的环境监测与控制系统主要由以下组成部分构成：1. 传感器节点：由传感器和无线通信模块组成，负责采集环境数据并通过无线网络传输；2. 网络通信：传感器节点之间通过无线通信方式进行数据传输和组网；3. 监测中心：负责接收传感器节点的数据并进行处理、分析、显示和控制；4. 数据存储：环境数据可以存储在本地服务器或云端服务器上，便于后续查看和分析。
基于分布式传感网络的环境监测系统设计环境监测系统是一种利用先进的科技手段来收集、处理和分析环境数据的系统。
随着技术的不断发展和进步，基于分布式传感网络的环境监测系统在实现对环境进行实时、准确监测方面具有独特的优势。
本文将对基于分布式传感网络的环境监测系统的设计进行探讨和阐述。
1. 系统整体架构基于分布式传感网络的环境监测系统由多个传感器节点、传感器节点嵌入式软件、数据收集子系统、数据处理和分析子系统以及用户界面组成。
其中，传感器节点通过无线通信技术进行数据传输，将数据发送到数据收集子系统；数据收集子系统负责接收和存储传感器节点发送的数据；数据处理和分析子系统对收集到的数据进行处理、分析和建模；用户界面为用户提供实时的环境数据呈现和管理。
2. 传感器节点设计传感器节点是环境监测系统中最基本的组成部分，其设计需考虑系统的稳定性、可靠性和功耗等要素。
首先，传感器节点应配备高灵敏度的传感器模块，包括温度、湿度、压力和光照等参数的监测；其次，传感器节点应具备低功耗的特性，以延长其工作寿命；最后，传感器节点的设计需考虑通信模块的稳定性和传输距离的可达性，保证数据能够准确传输到数据收集子系统。
3. 数据收集子系统设计数据收集子系统是负责接收和存储传感器节点发送的数据的核心组成部分。
在设计数据收集子系统时，应考虑以下几个方面：首先，为了避免数据传输的延迟，数据收集子系统应具有较高的数据接收能力；其次，数据收集子系统应具备较大的存储容量，以储存大量的数据；最后，数据收集子系统的设计还需考虑数据的实时性和安全性，以保证数据的可靠性和完整性。
4. 数据处理和分析子系统设计数据处理和分析子系统是为了对收集到的环境数据进行处理、分析和建模，以提供给用户实时的环境数据呈现和管理。
在设计数据处理和分析子系统时，需考虑以下几个方面：首先，数据处理和分析子系统应具备较强的计算能力，以提高数据处理的效率；其次，数据处理和分析子系统应具备较高的数据存储能力，以保证数据处理和分析的准确性；最后，数据处理和分析子系统还应具备良好的用户界面，以便用户能够直观地查看和管理环境数据。
基于无线传感器网络的环境监测系统设计与研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成并具备自组织、自适应、自愈合等特点的网络系统。
它广泛应用于环境监测领域，例如空气质量监测、水质监测、温湿度监测等。
本文将针对基于无线传感器网络的环境监测系统进行设计与研究，探讨该系统的基本原理、架构设计、数据采集与处理以及应用前景等方面内容。
一、基本原理基于无线传感器网络的环境监测系统是利用分布式无线传感器节点感知环境参数，并将采集的数据通过无线方式传输到数据处理中心进行分析与处理的系统。
其主要原理包括环境参数采集、无线传输、数据处理与分析。
1.1 环境参数采集通过在地理位置上广泛分布的传感器节点，环境参数如温度、湿度、气体浓度等可以被实时监测。
每个传感器节点都可以感知周围环境的变化，并将采集的数据传输给主节点。
传感器节点的部署密度和分布范围需要根据监测需求和环境特征进行合理设计，以充分覆盖监测区域。
1.2 无线传输传感器节点通过无线通信技术将采集的数据传输到主节点或基站。
无线传输技术如WiFi、蓝牙、Zigbee等被广泛应用于无线传感器网络中，提供了灵活和便捷的数据传输能力。
传感器节点之间通过多跳通信方式，从而实现远距离的数据传输。
1.3 数据处理与分析主节点或基站接收到传感器节点传输的数据后，需要进行数据的处理和分析。
这包括数据清洗、去噪、数据融合等过程，以得到准确、可靠的数据信息。
经过处理后的数据可以被用于环境模型的建立和预测，或用于提供实时的环境监测结果。
二、架构设计基于无线传感器网络的环境监测系统的架构设计主要包括传感器节点、传输网络、数据处理与管理三个层次。
2.1 传感器节点传感器节点是环境监测系统的基本组成单元，包含传感器、存储器、通信模块、能量管理模块等组件。
传感器节点通过感知环境参数并将数据传输给主节点，实现环境数据的采集功能。
基于无线传感器网络的环境保护监测系统设计无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量分布在空间中的节点组成的自组织网络。
这些节点通过无线通信协作来收集、处理和传输环境中的各种信息。
近年来，随着环境问题的日益严重，无线传感器网络被广泛应用于环境保护监测系统设计中。
本文将介绍基于无线传感器网络的环境保护监测系统的设计。
**一、系统架构设计**环境保护监测系统的主要目标是实时、准确地收集和处理环境参数，以便监测环境状态并采取相应的控制措施。
基于无线传感器网络的环境保护监测系统的架构设计如下：1. 传感器节点：传感器节点是系统的基本组成部分，负责感知环境参数，并将采集到的数据发送给中心节点。
传感器节点通常由传感器、微处理器和通信模块组成，能够实时采集和处理环境参数。
2. 中心节点：中心节点是整个系统的核心控制中心，负责接收传感器节点发送的数据，并作出决策和控制指令。
中心节点通常由强大的处理器和大容量存储器组成，能够应对复杂的数据处理和决策任务。
3. 网络通信：传感器节点和中心节点之间的通信采用无线方式进行。
传感器节点通过无线传感器网络协作进行数据传输，并通过中继节点将数据传输到中心节点。
通信协议需考虑网络拓扑、网络传输协议、数据安全等因素。
4. 数据处理和存储：中心节点接收到传感器节点发送的数据后，需要进行数据处理和分析。
在设计数据处理算法时，需考虑数据的实时性、精确性、稳定性等因素。
同时，为了保证系统的可靠性和容错性，需设置数据备份和存储机制。
**二、系统关键技术**基于无线传感器网络的环境保护监测系统涉及到多个关键技术，下面将介绍其中几个重要的关键技术。
1. 节能技术：由于传感器节点通常利用电池供电，节点能源有限。
为了延长节点寿命，需采用节能技术。
例如，通过调整节点工作模式、优化数据传输协议、降低节点功耗等方式来减少能量消耗。
2. 网络拓扑优化：网络拓扑结构对于数据传输效率和网络覆盖范围具有重要影响。
【关键字】化学、设计、方案、情况、方法、条件、质量、模式、计划、监测、运行、传统、问题、系统、有效、现代、透明、持续、执行、建设、提出、研究、关键、安全、稳定、网络、需要、环境、工程、项目、资源、体系、能力、方式、标准、结构、设置、分析、丰富、严格、管理、保证、维护、强化、支持、方向、创新、实现、提高、改进、智能化一种基于无线透传传感网络的分布式环境监测系统的设计-电气论文一种基于无线透传传感网络的分布式环境监测系统的设计于洪涛1，吴迪2，朱齐山1，朱玉广1（1.苏州大学文正学院，江苏苏州215104；2.苏州大学物理与光电·能源学部，江苏苏州215006）摘要：设计了一种基于无线透传传感网络的分布式环境监测系统。
设计采用1100E射频芯片作为无线收发芯片，通过在ATmega128L微处理器中编写透传算法程序，实现对各环境参数的数据透传，使用RS 232C串口与PC机进行通信，实现了对目标监测区域各环境参数的实时采集。
给出实验测试采集到的多组数据，通过对实验数据的分析，说明该设计可以在400 m内同时实现对254个无线节点的实时监测，测量误差约为±0.1%～±3%。
关键词：无线透传；透传算法；环境监测；ATmega128L中图分类号：TN911?34；TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）18?0128?05收稿日期：2015?03?10基金项目：江苏省高等学校大学生实践创新训练计划资助项目（3005Y）；苏州大学学生科研基金资助项目（2014）0 引言环境信息影响着人们对环境质量的判定，对人们的生活产生了不小的影响[1]。
随着射频无线通信技术的广泛应用，现已实现对环境参数的多点远距离智能化实时采集[2]。
在农业生产中，通过ZigBee技术能够实时监测温室中的温湿度信息，有效地提高了农业生产的经济价值[3]。
在工业生产中，通过GPRS 技术实现了对矿井内瓦斯等易燃易爆危险气体的实时监测，极大地保证了工业生产制造过程中的安全[4]。
这些无线环境监测技术克服了传统的环境监测方式网络部署难，维护成本高，节点智能化程度低等缺点，极大地提高了数据的传输效率。
但是，在实际应用时，ZigBee技术的穿透性较差，数据传输距离较近，其他主流无线传感网络（WiFi，蓝牙，nRF等）对其同频干扰较大，数据传输时误码率较高[5]。
GPRS在进行数据传输时需要消耗大量流量，终端芯片资源配置较大[6]。
本文设计了一种无线透传传感网络应用于分布式环境监测系统，在进行组网时无需考虑射频无线芯片的收发协议和配置方法，可以透过无线芯片直接将其当作普通的有线模块使用，降低了终端芯片的资源利用率，通过钳位电路和电平转换实现了RS 232通信的兼容转换。
本文设计的无线、透传传感网络大大降低了射频无线通信网络的硬件和设计研发成本，保证了通信的距离和准确性。
设计可以实现对400 m 范围内有建筑物遮挡的环境状况下进行实时监测。
1 系统总体设计该无线透传环境监测传感网络主要包括终端监测部分，无线透传网络，PC监测端。
（1）终端监测部分。
微处理器ATmega128L将各传感器采集来的环境参数的模拟信号经过A/D转换，转化为数字信号，并在LCD液晶屏上实时显示各环境参数，并与报警阈值比较。
（2）无线透传网络。
设计透传算法，使用AT?mega128L将暂存在存储器中的传感器数据转化为符合RS 232 有线通信协议的数据，进一步转换为无线协议的数据发送到远端，并与PC监测端的无线透传网络相连接，使无线通信等效为有线通信。
该透传等效图如图1所示。
（3）PC监测端部分。
PC机将各个透传无线节点实时采集来的环境参数进行存储和处理，并将各时刻的参数以图像的形式显示出来，并且用户可以根据实际监测的需要，通过PC机对系统报警阈值进行修改。
2 系统硬件设计2.1 终端监测端硬件设计该系统的微处理器均采用AT?mega128L单片机[7]。
它采用独特的RISC 结构，丰富的内部资源可以更好地运行相对复杂的透传算法。
在指令执行方面，微控制单元采用Harvard结构，指令大多为单周期，透传算法在工作时，可以严格的控制时序，保证通信的准确性。
在能源管理方面，ATmega128L提供多种电源管理方式，以尽量节省节点能量，保证了各节点长时间持续工作。
在可扩展方面，提供了多个I/O口，有助于终端机各传感器模块的选择和扩展，防止了各传感器信号及数据相互干扰。
ATmega128L 提供的USART（通用同步异步收发器）控制器、SPI（串行外设接口）控制器等与无线收发模块相结合，能够实现大吞吐量，高速率的数据收发。
如图2 所示，环境监测终端机工作时，电化学甲醛传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器发出的微弱信号经过放大电路后被放大，然后对其进行A/D转换等一系列的加工后再由ATmega128L对其进行处理，如果甲醛等环境参数浓度值高于环境参数浓度的国标，那么蜂鸣器就会发出警报，同时各环境参数浓度值会被输送到LCD 上显示出来。
如果在国标的允许范围内，那么只显示浓度值而不发出警报。
此外，ATmega128L将各环境参数经射频芯片CC1100E 传送到透传网络。
2.2 透传自组模块硬件设计CC1100E芯片在进行数据传输时采用UART0通信协议，ATmega128L 可以严格按照时序读写用以控制芯片内部的32个寄存器，灵活配置各参数，如图3所示。
CC1100E 接口RF_CLK，RF_CS，RF_SOMI，RF_SI?MO 分别和ATmega128L 的串行外设接口端PB2，PB1，PD2，PD3 相连接。
RF_CLK 端口为PB2 端口传输数据的时钟信号；RF_CS作为片选信号，仅当片选信号为低电平时，ATmega128L对CC1100E的操作才有效。
RF_SOMI 用于从ATmega128L 到CC1100E 的串行数据传输。
为了降低整数据透传的功耗，CC1100E在数据接收或收发状态声明时，系统设计采用中断方式。
RF_GDO0，RF_GDO2 必须与微处理器的外部中断相连，以便使用CC1100E 唤醒微处理器，设计时将RF_GDO0，RF_GDO2分别与具有中断能力的PD6，PD7相连接。
CC1100E在高频工作状态下，发射前段和天线馈点需要巴伦电路和匹配网络。
3 系统软件设计3.1 透传网络控制算法设计微处理器ATmega128L 通过射频无线收发芯片CC1100E，把暂存的各参数数据发送到远程接收端，如图4所示。
首先微处理器ATmega128L通过透传算法控制射频发射芯片CC1100E发送信号校检标志码。
这个过程的目的是给远程端射频无线收发芯片发送符合该透传自组传感网络的通信匹配标志，以判断是否为本通信所需的无线数据包。
ATmega128L 通过CC1100E 连续发送校检标志码0X55 和0XAA 共2 个字节，供远端芯片查询确认。
其次，ATmega128L 通过CC1100E 发送校检结束标志码0X88 和0XFE，表示校检标志发送结束。
然后，发送数据包长度信息Length，告诉接收端芯片本次数据包发送的长度。
最后，ATmega128L从发送端的缓存中发送长度为Length的数据包。
微处理器ATmega128L 通过射频无线收发芯片CC1100E，把远程端发送来的数据接收到本地芯片缓存。
如图5所示。
当ATmega128L通过CC1100E 收到上升沿校验标准码时，说明有数据传来，立即唤醒转入接收模式。
接收模式时，如果接收到的0X55 和0XAA 字节数小于6，则说明此时通信与该自组传感网络不匹配，本次通信结束，进入待机睡眠状态；如果连续接收到0X55和0XAA，并且接收到的字节数大于等于6，则说明通信与该自组传感网络匹配，随后的信号将是本地芯片所需要的无线信号。
如果接收到0X88和0XFE，则表明校检标志接收完毕，等待下面的信号，如果一直没有接收到校验标志码0X88和0XFE，则表明本次通信失败，通信结束。
当接收到0X88和0XFE 之后紧接着接收到的为数据包长度信息Length，由此判定数据包的长度。
最后一步，接收紧接着的长度为Length的数据包，并且存入接收端缓存。
完成本次数据的接收。
3.2 监测终端软件设计如图6所示，首先对液晶屏和单片机中的寄存器初始化，寄存器包括A/D 转换寄存器，定时器0 中断寄存器和定时器2寄存器。
将A/D 转化寄存器中的输入信号经过A/D 转换函数后再经过定时器中断函数，系统根据这个信号来判断所测区域各环境参数的浓度和是否发出警报，如果发出警报，那么ATmega128L的PWM端口决定了蜂鸣器的频率，如果不发出警报，那么各参数浓度数据就直接显示在LCD 屏上。
整个系统是一直运行的，当输入的信号发生改变，那么LCD 上的环境参数浓度值也会发生相应的改变。
取值频率设置为30 ms取一次值，由定时器中断函数来实现控制。
3.3 上位机软件设计为了清晰地观察室内各环境参数的变化情况，使用LabView设计了上位机。
上位机部分程序如图7所示。
4 实验数据及分析4.1 实验结果及分析在对终端机进行测试时，在400 m 距离范围内，对5 间不同房间的温度和甲醛含量进行了测试，其中0xf1为封闭的实验室，0xf2为封闭的教室，0xf3为封闭宿舍，0xf4为通风教室，0xf5为通风宿舍。
测试结果如表1所示。
如表1 所示，在密闭状态下，所监测房屋0xf1 一天的甲醛浓度都维持在0.06~0.08 ppm，远超过国家室内甲醛浓度标准。
教室、实验室、宿舍等场所由于长时间不通风，室内甲醛的浓度会比较高，人们长期生活在这种环境下，会对身体造成严重的伤害。
系统采集到的温度数据，与标准温度误差范围均在3%以下。
4.2 透传传感网络性能分析通过对透传模块的测试，系统稳定工作时，每5 s需通信转发心跳帧一次，空中每帧数据都会转发一次，最多支持240 字节长度数据包。
当空中波特率固定为9 600 b/s通信距离为400 m平原条件时，通信误码率为10-3~10-4。
透传数据在传输过程中会存在一定延时，适用于传输距离远且对实时性要求不高的场合。
系统模块在正常工作模式下，通过控制SLP管脚电平，可以使系统进入休眠状态，当SLP管脚接收到下降沿信号时，模块进入休眠模式。
处于休眠模式时，模块的工作电流小于5 μA。
模块进入休眠模式后，RST脚输入一个低电平信号（1 ms）可以使模块退出休眠模式，进入正常工作状态。
5 结语本文提出的无线通信透传算法，透过无线通信把传统的无线传感网络当作有线通信使用，工作时无需任何用户协议，即可实现数据的透明传输，自动路由。
可以自动跳频抗干扰，自动路由数据，网络结构中不需单独的路由器或中继器，穿透障碍物能力强，极大地降低了终端芯片的资源利用率和无线传感网络硬件成本。
