基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统设计与实现11000字论文

基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统设计与实现内容提要：环境监测在现实生活中具有举足轻重的地位，从环境的监控与预测，环境生态管理到工农业生产，智能家居，我们需要采集并处理大量的数据，实时且准确的环境参数至关重要。传统的环境监测设备造价高，结构复杂，维护成本高，无法适应越来越多样化的智能控制需求。本文以CC2530芯片为核心控制芯片设计了基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统，利用IAR软件在Z-Stack中对网络节点进行编程，用QT软件编写了上位机程序，重点研究了ZigBee网络通信、数据采集、上位机软件开发。本设计可以用无线传感器节点对环境中的温湿度，土壤湿度，河流水位，烟雾浓度做出测量，并将数据实时传送到上位机，满足人们防范火灾、洪涝灾害，时刻掌握环境状况的需求。本设计部署简单、可以无人操作、可以长期且实时监控、节点成本相对较低，可以适应多样化的环境监测需求。关键词：CC2530,无线传感器网络，ZigBee,环境监测系统目录1绪论 31.1课题研究背景和意义 31.2国内外环境监测系统研究现状 31.2.1环境监测方法 31.2.2无线传感器网络应用现状 41.3本文研究内容 52系统原理与总体方案设计 62.1ZigBee技术概述 62.1.1ZigBee技术简介 62.1.2ZigBee技术特点 62.1.3ZigBee协议栈 72.1.4ZigBee网络设备及拓扑结构 82.2系统总体设计方案 92.3系统节点设计原理 92.3.1终端节点 92.3.2协调器节点 3系统硬件设计 3.1核心模块简介 3.2控制模块设计 3.2.1电压转换模块 3.2.2USB转串口模块 3.2.3OLED液晶显示模块 3.3传感器模块 3.3.1温湿度传感模块 3.3.3土壤湿度传感模块 3.3.4水位传感模块 3.4节点电路设计 3.4.1终端节点 3.4.2协调器节点 4系统软件设计 4.1系统开发环境简介 4.2ZigBee协议栈简介 4.3节点软件设计 4.3.1终端节点工作流程 4.3.2协调器节点工作流程 4.3.3初始化 204.3.4周期检测与OLED显示、数据发送 204.3.5协调器数据传送 204.3.6程序烧录 214.4上位机软件开发环境简介 4.5上位机软件设计 4.5.1设计思路 4.5.2构造串口 4.5.3串口线程、信号与槽 4.5.4数据显示 234.5.5UI设计 5系统实验与结果 256总结与展望 26 266.2展望 27 271绪论1.1课题研究背景和意义在实际生产生活中，环境监测始终是一个重要的问题，大到自然灾害的防治，小到生产生活中的应用。如果能掌握充分的环境信息，对这些数据进行分析，就能预测环境的变化，对可能发生的情况做出未雨绸缪的决策，消除安全隐患，让事件向人们预期的方向发展。环境监测不只是宏观的气象监测、森林火灾预防、洪涝灾害预防，也存在于许多个性化的、微观的应用场景中，比如对矿井中的温湿度，烟雾浓度等环境信息进行监控，预防瓦斯泄露以及透水等事故。对于环境监测而言，持续而稳定地获取高质量监测数据是十分重要的，这就需要监测系统有较低的成本，较高的可持续性1]。基于ZigBee技术的无线传感器网络为环境监测的一些问题提供了新的解决方案。与传统的固定监测站相比，无线传感器网络的优势有很多，比如低成本，便于部署，传感节点可以广泛布置。在传统的环境监测方式无法满足监测需求的地方，如矿井作业区监控、河流、森林火灾预防等应用场景，无线传感器网络可以发挥重要作用[2]。1.2国内外环境监测系统研究现状1.2.1环境监测方法在工业发达国家，环境监测大致经历了从污染事故的调查到环境质量监测的转变，20世纪80年代，发达国家先后建立了可以自动连续监测的环境监测系统和宏观的生态监测系统，此时地理信息系统技术，卫星遥感技术和全球卫星定位系统技术也开始用于环境监测。现代的环境监测方式也大多基于监测站点、卫星遥感、人工检测。如美国的CASTNET清洁空气现状和趋势网络，有约90多个监测站点(图1-1是其中一个站点),旨在评估污染物浓度，大气沉积和空气污染物排放变化造成的生态影响的趋势。瑞典环境保护局(SEPA)的国家监测项目，编制了高价值的观测系列，跨越了较长的时间尺度，协调了国家的监测工作，提高了全国监测项目的效率，有助于了解环境状况报告我国的环境监测工作经过长期的发展也具有了一定的水平，环境监测的手段也与国际接轨，也可以实现长时间的自动连续监测。监测范围相比以往更加广泛，基本能够全国范围[4]。根据《2020中国生态环境状况公报》,我国生态环境部的环境监测网络已经较为完善，可以监测诸多环境数据，比如空气质量、降水、地表水水质、海洋环境、城市中的声环境，电磁辐射和电离辐射等。除了这些监测站点之外还有卫星遥感数据和MODIS数据。在环境监测方面，即使存在许多的先进方式，如卫星遥感，无人机，众感等，基于无线传感器网络的监测方式也可以占据一席之地。这些技术优势互补1.2.2无线传感器网络应用现状无线传感器网络的研究历史从1980年美国的DSN(Distributedsensornetwork)项目开始，在此之后，IEEE也被拥有低成本高性能特性的无线传感器网络吸引了注意力，该组织为无线短距离低速率的网络定义了IEEE802.15.4标准。基于这样的标准，ZigBee联盟发布了ZigBee标准，该标准规定了一套可供无线传感器网络使用的高级通信协议61。针对中国发展中的三个突出问题，即采矿行业的安全问题；环境治理问题；交通堵塞问题，从2006年9月开始，我国启动了一系列无线传感器网络研究项目，旨在用有效的低成本传感器网络解决上述三大问题17]。在环境监测方面，无线传感器网络具有得天独厚的优势。常规的环境监测方式不够灵活，依赖有线通信，而无线传感器易于部署，不需要太多的配套设施，传感器节点成本低，可以密集部署。环境参数往往处在高度动态的变化之中，无线传感器网络的特点使它可以应对环境复杂的变化，对气象的监控和预测起到重要作用8]。加州大学和Intel实验室的研究人员在大鸭岛的海燕栖息地部署了有32个节点的传感器网络，可以在不惊扰海燕的情况下监测海燕的生活情况91。图1-2是该项目所用的传感器节点，这样精致的传感节点就是本设计的目标。图1-2大鸭岛项目的传感器网络节点IEEE的研究人员设计了一种基于无线传感器网络技术的环境监测系统，该系统最终部署在澳大利亚布里斯班莫伦顿湾，用来监测部分澳大利亚珊瑚礁的水质情况01。图1-3是该项目使用的传感图1-3澳大利亚莫尔顿湾的水质传感器网络节点为了实现温室大棚种植环境的精确调控，我国学者设计了基于ZigBee技术的温室大棚环境监测系统，对温室大棚内与植物生长有关的环境信息进行采集，并根据采集到的信息控制灌溉系统和光照补偿系统["。为了解决煤矿井下安全生产的问题，我国学者设计了用于矿井开采作业环境的监测系统，以ZigBee模块为基础的无线传感器网络监测系统，搭配矿井和地面有线信号的传递，解决了1.3本文研究内容在阅读我国环境监测情况以及无线传感器网络技术的相关文献时，发现了我国在环境监测的过程中存在的一些问题，比如一些监测站点环境监测技术较为落后，设备不够先进，环境监测网络尚不完善[131,基于ZigBee通信技术的无线传感器网络有望解决这些问题。在环境监测方面，在面对多样化的需求时，这样的网络也能给出较好的解决方案。本文实现了基于ZigBee技术的环境信息监测系统，制作了由CC2530芯片控制的传感器节点，搭配了合适的传感器，完成了传感网络节点及其与上位机通信的软件设计，可以实现对一些环境信息的监测，比如温湿度，烟雾浓度，土壤湿度和水位，通过对这些环境信息的分析，可以满足对森林火灾预防，洪涝灾害预防，矿井瓦斯泄露、透水事故预防的需求。2系统原理与总体方案设计为了实现大量小型设备的联网功能，IEEE的工作组确立了IEEE802.15.4标准，基于此标准，发展出了ZigBee技术，这是一种低功耗的、适用于近距离通信的、低速率的、大容量的组网技术14]。ZigBee这一词汇起源于蜜蜂的一种肢体语言，蜜蜂在发现花朵和花蜜时会采用形似ZigZag的运动动作来与其他蜜蜂交流。ZigBee网络节点的通信在某些方面和蜜蜂采蜜的过程具有一定的相似性，所以人们用ZigBee来指代这样的通信技术。在ZigBee技术的规范制定工作中，两个组织贡献巨大：IEEE805.15.4工作组制定了物理层和数据链路层的技术规范，ZigBee联盟逐渐完善这一规范，使完整的ZigBee协议诞生于世。(1).可靠性强，更为安全。ZigBee协议中规定了一种载波监听多路访问/冲突避免(CSMA-CA)技术。此种技术利用对ACK信号的确认来改善数据在信道中传输的过程中可能面临的冲突状况。在这之外，ZigBee通信协议利用通信时延和休眠激活的运行时间短的特点，增强数据传输的可靠程度[15。在提升通信安全性方面，ZigBee技术还采用了AES-128算法对传输的数据进行加密，在一定程度上使数据安全得到了保障。(2).节点数多。单个ZigBee网络最多可容纳250多节点，在物理距离较短的范围内可以有将近百个ZigBee节点同时工作。使用了网络协调器的ZigBee网络可以搭载六万五千个节点，而且网络协调器相互之间也可以进行连接，这样就可以构成有海量节点的传感器网络[16]。(3).低功耗，低成本。ZigBee节点数据收发量小，工作时间短，ZigBee终端节点在没有任务时可以从工作状态切换为休眠状态，通常情况下由干电池供电也可工作数月甚至数年。ZigBee的网络协议的优势在于设计简单且开源，协议能够运行于MCU,大大降低了ZigBee节点的成本。(4).低时延。ZigBee技术除了对通信时延做了处理之外，还将系统的唤醒时延控制在15毫秒，组网时延控制在30毫秒，移动设备入网时延控制在15毫秒。(5).自组网能力强。ZigBee网络具有无中心的特征，节点之间地位没有差异，节点间拓扑结构为网状，网络功能的实现不依赖于某一个节点。ZigBee网络在工作过程中，会根据事先配置好的路由工作频率用途78多媒体无线局域网无需供电2小于10规则，在通信时避开发生故障的节点，通过新的路径通信。除此之外ZigBee网络还具有自组织的特性，这种特性也是自组网能力的有力支撑。不同的通信技术有各自的长处和短板，也有各自的适用领域。ZigBee技术的这些特点决定了它比其他的通信技术更适用于连接传感器，其他的通信技术如蓝牙、Wi-Fi、UWB、GPRS、RFID等用于无线传感器网络都或多或少存在一些问题，比如功耗高，连接数少，距离近等[15]。表2-1是几种通信技术的比较。表2-1几种无线通信技术比较前文描述了IEEE工作组和ZigBee联盟在规范制定方面的工作，图2-1直观地描述了协议栈的结构。物理层负责与数据传输相关的事宜，完成数据的调制解调和收发，完成信道频率的选择。介质访问层负责使用CSMA-CA机制实现数据的可靠传输，负责设备之间的数据链路的建立。网络层负责网络的建立及地址的分配，ZigBee提供了星形，树状，网状三种网络拓扑结构。应用层主要为形网络相比，这种网络可以容纳更多节点，且节点间的通信有了更多的路径可供选择。网形网络是性能最佳的一种网络，这种网络的路由能力更强，节点间的通信可以通过路由节点进行，在某个节点因为损坏或故障无法通信时，网状网络可以寻找替代路径，具有一定的“自愈”能力。2.2系统总体设计方案本设计利用CC2530芯片搭载温湿度、烟雾、土壤湿度、水位传感器模块作为ZigBee网络的终端节点，负责收集环境信息。协调器节点的功能是建立连接网络，连接传感器节点，接收传感器数据并发送到上位机，便于管理人员进行后续的操作。网络采用星形拓扑结构，简单实现ZigBee通信的基本功能，系统结构见图2-3。ZigBee终端节点串口通信上位机ZigBee协调器节点ZigBee终端节点ZigBee终端节点图2-3系统结构图2.3系统节点设计原理2.3.1终端节点系统节点(终端节点和协调节点)的硬件核心是CC2530F256芯片，之所以选择这一款芯片，是因为该芯片集成了射频收发器和一颗单片机内核，可以同时满足本设计对单片机和射频收发的需求，对节点编程时，可在TI公司开发的ZigBee协议栈上做应用开发，较为便捷1201。CC2530有足够的引脚来连接本设计需要的传感器，终端节点的硬件结构是以CC2530模块为核心连接其他模块，比如电源模块、调试接口、各种传感器模块。终端节点功能齐全而且小巧精致，图2-4是终端节点RESET-N一32.768r品体3xRC酒荡器P位定时器3结构管AGe图o该芯片工作模式种类丰富，工作模式可根据实际情况灵活切换，且系统通常采用定时休眠的模式，内置的8051内核功耗低，多重原因保证了CC2530的低功耗特性[21]。该芯片的信号接收灵敏度与抗干扰能力强，不需要外接元件保证信号传输质量。增强型的8051内核具有较高性能，指令处理速度快，具有代码预存取功能，能使用IAR进行功能调试。由于基于该芯片的硬件的外围电路设计相对简单，加之它的体积小、功耗低，所以在搭建无线传感器网络时较多采用该芯片[22]。在查阅了CC2530芯片手册之后，将不同的引脚用于实现不同功能，并且设计了外围电路。本设计的CC2530外围电路与引脚分配如图3-2所示。542RXDRTS#4USBD6金罪 菲ⅢI0913.2.3OLED液晶显示模块OLED的显示效果比传统的LCD更好，分辨率较高、亮度高、尺寸小、构造简单。本设计采用0.96寸OLED显示屏，该显示器功耗低，不会给传感器节点带来负担。显示器工作电压3.3V,需要注意的是高电压下会烧毁模块。OLED液晶模块电路原理图见图3-5。3.3传感器模块3.3.1温湿度传感模块本设计的温湿度检测使用的是DHT11传感器，该传感器的输入电压范围是3~5V,该芯片已经经过数字信号输出校准，在芯片内部存储了校准系数，当处理环境信号时可以自动进行校准。因为空气的相对湿度与温度有关，所以本设计选择了这样的具备测量温湿度的双重功能的传感器。该传感器可以测量-20~60°C范围内的温度，存在正负2°C的误差，可以测量5~95%RH范围内的湿度，存在正负5%RH的误差。这样的测量范围与精度基本适用于本设计。该模块的电路原理图见图3-6。王王志T图3-12协调器节点电路原理图4系统软件设计4.1系统开发环境简介对节点的代码设计与编译在IAREmbeddedWorkbenchFor8051集成开发环境下用C语言进行。该编译器支持许多知名厂商的MCU产品，可以进行软件仿真，硬件仿真，程序编译与下载。其中包含一个全软件模拟程序，用户不需要硬件支持也可以模拟设备的运行。品hls4.2ZigBee协议栈简介TI公司提供了便于开发的协议栈ZStack-2.5.1a,本设计中终端节点和协调器节点的软件设计可以借助这样的协议栈来实现。图4-2是该协议栈的内容，其中有ZigBee协议各层的配置文件。在创建工程时可以根据不同的设备类型创建不同的工作区，如本设计的协调器和终端设备。在程序编写时，大部分的修改内容都集中在SampleAPP.c以及apl_device.c文件中，只需要偶尔修改其他配置。4.3节点软件设计4.3.1终端节点工作流程终端节点首先要加入ZigBee网络，然后周期性地监测环境数据，并发送至协调器。在终端节点上电复位之后，会自动扫描通信信道，寻找已有的ZigBee网络，找到网络后，就会将入网申请发送至协调器，申请入网的请求得到响应之后在可以加入网络，如果本次入网失败，则会继续扫描信道，重新尝试入网。加入网络时，为了识别不同的终端节点，协调器会为终端分配不同的网络地址。建网成功后终端节点切换为休眠状态，需要采集信息时再次唤醒[24]。终端节点入网工作流程见图4-3。进入休撰进入休撰否是发送入网清求初始化CC25300力议栈普试入网否是入网成功?缺罐节点节点上电复位发运成功?发送数描图4-3终端节点工作流程4.3.2协调器节点工作流程在本设计中，协调器节点的两个重要任务是组建无线网络、与上位机通信。协调器节点上电复位之后，就尝试找出合适的信道，并选择一个PAN_ID,然后完成建网。ZigBee网络的建网方式有单播、多播和广播三种。广播意味着将信息传递给所有设备，单播意味着一对一的通信。本设计中网络为星形拓扑，所以协调器节点的组网方式是广播，将网络的信道和ID传送到所有节点，而终端节点适合使用单播的建网方式，一对一发送入网申请。接到请求之后，协调器为其分配一个没有被使用的网络地址，并响应入网申请。如果协调器判断出接收到的数据是传感器数据，则会把数据发送给上位机。图4-4是协调器节点的工作流程。功星图4-4协调器节点工作流程4.3.3初始化在软件流程中首先要进行的工作是对硬件的初始化，一般来说协议栈中已经包含初始化的函数。在本设计中，根据实际需要自行编写了GPIO接口、ADC接口和OLED接口的驱动程序，需要自己进行初始化。具体的代码见图4-5。/*外设初始化*/voidapl_peripheral_init(_hal_gpio_init();_hal_adc_init(ADC_CHANNEL_INIT1IADC_CHANNEL_INITO);#ifdefOLED_ENABLE#ifdefZIGBEE_NODE_1#ifdefZIGBEE_NODE_2#endif#endifI温度：");湿度：");烟雾：");图4-5初始化函数4.3.4周期检测与OLED显示、数据发送终端节点在启动过后会周期性的检测环境数据，传感器检测到的数据经过模数转换后会按照一定的格式显示在OLED中，之后发送到协调器，协议栈中有函数可以实现数据发送的功能，在编写代码时只需要调用即可。图4-6是烟雾传感器的代码示例，上位机根据数据中的传感器编号区分不同的传感器数据。#ifdefZIGBEE_NODE_1sprintf(oledstr,"%dpOLED_ShowString(50,6,(uint8*)ole#endif图4-6终端节点功能实现4.3.5协调器数据传送协调器接收到无线数据后，如果判断出该数据是传感器数据，则会将这些数据直接发送给上位机。图4-7是数据传送代码。uint16value=BUILD_UINT16(pkt->cmd.Data[16],pkt->cmd.Data[15]);图4-7数据传送4.3.6程序烧录烧录程序时，在工作区内分别选择节点类型为协调器或者终端节点即可，本设计的两个终端节点通过apl_common.h文件中的宏定义区分，修改宏定义中的数字即可分别为两个终端节点烧录程序。宏定义见图4-8。图4-8宏定义区分节点4.4上位机软件开发环境简介本设计采用QtCreator开发，QtCreator是集成开发环境，主要使用C++语言进行开发，也有丰富的Qt项目库可用于开发。Qt是一个用于GUI开发的框架，为使用者提供了开发GUI所需的功能，程序可在多平台运行。Qt和QtCreator为应用程序开发提供了一个很好的环境，无论是在编写控制台、GUI还是QtQuick应用程序。都可以将标准C++代码与QT混合和匹配125]。图4-9是该软件的开发界面。日?12356789{本设计中，上位机软件的功能是与协调器实现串口通信，并接收来自协调器的数据，然后将数据通过窗口显示。图4-10是软件流程图。开始开始构造率口查找中口否否结束是是图4-10软件流程图具体设计思路是通过Qt中的QSerialPort类构造一个串口类，用来与协调器进行通信。串口涉及到数据的处理，为了防止用户界面无响应，再创建一个串口线程。串口收到一帧数据之后对该帧数据进行解析，判断帧头部、尾部、数据长度是否符合预定的格式，格式正确则保留数据，提取出其中的传感器数据并显示；格式错误则丢弃该帧数据。用户界面通过QT中的控件实现预期的显示Qt中的QSerialPort类和QSerialPortInfo类可用于实现与下位机的串口通信[261,前者可以实现串口的初始化、读写等操作，后者提供上位机中的串口信息。图4-11中构造了串口，并通过一些函数实现串口的功能。1Serialconnection::Serialconnectionconnect(_serial,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(readDintSerialconnection::openConnection(intindex)//通voidSerialConnectfon::cancelconnectio239▶voidSerialCo图4-11串口功能的实现4.5.3串口线程、信号与槽GUI是一个主线程，每次只执行一个操作，串口通信涉及到数据的处理，在代码中将串口类移动到串口线程中，避免了GUI可能因为处理数据而无响应的情况27]。在Qt中，对象之间的通信是通过信号与槽机制来实现的，通过connect(函数将信号与槽函数连接，在功能函数中触发信号即可引起槽函数的响应，这样就可以实现具体的功能[28]。信号与槽的连接见图4-12。//串口相关connect(this,SIGNAL(StartUartDev_Signal(int)),&serial,SLOT(openConnection(int));//第一、三个参!connect(_serialThread,SIGNAL(started()),&serial,SLOTconnect(_serialThread,SIGNAL(finished()),&serial,SLOT(deconnect(&serial,SIGNAL(sendnewdata(QByteArray)),this,SLOT(RecvSensorData(QBconnect(this,SIGNAL(sensorCtrol(QByteArray)),&serial,SLOT(SendCmdData(QBconnect(&serial,SIGNAL(connectionStateChanged(int)),this,SLOT(DispConnectState图4-12信号与槽的连接4.5.4数据显示传感器数据具有固定的格式，包含了传感器的类型和测量数据，在上位机软件中可以将传感器类型作为判断条件，判断数据属于何种传感器，然后将此种传感器数据显示在用户界面中，判断过程以及显示代码见图4-13,图中以温湿度数据处理为例，其余传感器的处理与之类似。voidMainWindow::sensor_data_process(quint8_nID,QByteArray_bSensorData){{{strTmp_1.setNum(((quint8)_bSensorData[2]<<8)+(quint8)_bSenstrTmp="温度：";strTmp_1.setNum(((quint8)_bSensorData[4]<<8)+(quint8)_bSen}图4-13数据处理与显示在Qt中有丰富的控件可以用来美化用户界面，本设计使用了多种控件来实现时间显示、数据显示、串口开关、串口控制的功能。本设计所使用的控件类型、控件之间关系以及控件在窗口中的布局见图4-13。在这里输入类图4-13UI设计5系统实验与结果首先进行对节点组网的测试，如图5-1所示，终端节点与协调器节点连接成功，分别在两节点的OLED显示屏上显示出网络号与各自的IP。协调节点PAN:0042CH:OCPAN:0042CH:OC图5-1组网测试之后进行数据采集测试，图5-2所示，两个终端节点成功实现了对环境数据的采集，并且能够在OLED显示器实时显示环境数据。图5-2数据采集测试协调器与上位机成功实现通信，数据可以被成功传送到上位机，图5-3是在串口助手中观察传送数据的结果。010000375D006A010E000000000096图5-3串口通信数据传输协调器节点按一定的格式发送数据，上位机软件对数据进行解析并显示。图5-4是数据在上位机软件中的显示结果。2022-04-1716:10:02周日温度：23℃湿度：48%烟雾：670ppe土壤湿度：4%串口号：波特率：连接：图5-4上位机软件用户界面6总结与展望经过查阅和分析大量的文献资料，发现了国际上一些环境监测的先进理念与方法，了解了WSN和环境监测发展的趋势，总结了目前国内的环境监测手段存在的一些问题。目前传感器发展较为成熟，应用较为广泛，我国部分环境监测站点存在设备落后的问题，一些采矿业，工业，农业领域也需要低成本的环境监测工具，基于此，本文设计了基于ZigBee技术的环境检测系统。本文详细描述了基于ZigBee技术的环境监测系统的设计过程，根据目前实际的环境监测需求，本文完成了这样的一些工作：(1)确定了用小型传感器来监测环境数据，并通过无线网络进行通信的环境监测系统的设计思路，选择了CC2530作为核心器件，设计了用于采集环境数据的小型传感器终端节点和用于建网与通信的协调节点。(2)完成了系统的硬件设计，包括元器件的选配，原理图设计。以模块化的设计思路设计了电源模块、USB转串口模块、OLED显示模块、传感模块，并将这些模块与核心控制芯片结合，完成了对终端节点与协调器节点的设计。(3)完成了对节点的软件设计，在IAR开发环境中，以C语言为工具，利用Z-stack协议栈实现了节点的组网，采集数据，发送数据的功能。利用QtCreator开发了上位机软件，可以在图形界面实时显示测量到的环境数据。(4)对硬件与软件进行测试，协调器与终端成功组网，终端完成了对环境数据的采集，能够将环境数据正确地发送到协调器，协调器与上位机通信正常，上位机软件可以实时显示来自协调器的6.2展望本文设计的环境监测系统在实际的应用中仍有需要完善和发展的空间，具体需要改进的内容如(1)本设计节点数目较少，网络拓扑结构采用星形结构，较为简单，在后续改进时增加节点，改用网形拓扑结构，提高系统的实用性与稳定性。(2)本设计的终端节点较为简陋，传感器较少，供电方式目前采用干电池供电，后续改进时将使用太阳能电池作为电源，增加传感器类型。考虑到实际的应用场景，还应该为终端节点选择合适的材料加装外壳。(3)本设计为保证硬件质量，使用了商用开发板，产生了硬件资源的冗余。后续改进时应考虑自行进行PCB设计，这样可以避免资源浪费，降低成本。(4)上位机软件功能单一，只可以实现基础的实时显示的功能，后续会考虑加入曲线图显示、历史记录、设置报警阈值等内容。参考文献[1]LovettGM,BurnsDA,DriscollCT,etal.WhoneedsenvironmentFrontiersinEcologyandtheEnvironment,22022:1-12.[3]WestonS.Anoverviewofenvenvironmentalmanagement[J].Schoolo[5]FascistaA.TowardInWSN/UAV/Crowdsensing:AReviewofApplications,SignalProcessing,andSensors,2022,22(5):1824.Networks:Application-CentricDesign,YenKhengTan(Ed.),ISBN: