论文总字数：20411字

目 录

1 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3系统功能介绍 2

2 湖泊观测浮标设计 2

2.1系统工作原理 2

2.2浮标系统组成 2

2.3系统的模块介绍 3

2.3.1系统主控模块 4

2.3.2北斗定位模块 6

2.3.3无线通信模块 6

2.3.4 BMP180模块 8

2.3.5浊度传感器模块 8

2.3.6 雨滴模块 9

2.3.7 MQ135空气质量检测模块 9

3 数据采集控制电路设计 10

3.1数据采集控制电路功能 10

3.2浮标电路硬件设计 10

3.2.1传感器电路设计 11

3.2.2无线通信接口电路设计 12

3.2.3北斗导航模块电路设计 12

4 系统功能的软件设计 13

4.1 系统开发环境介绍 13

4.2 浮标软件设计总体内容 14

4.2.1 BMP180气压模块功能设计 15

4.2.2 雨滴测量模块功能设计 15

4.2.3 浊度测量、有害气体测量模块功能设计 16

4.2.4 无线通信模块功能设计 17

4.2.5 北斗模块功能设计 18

4.3 上位机软件设计 20

5 系统测试 20

5.1 硬件调试 20

5.2 模块测试 21

5.2.1 气压传感器测试 21

5.2.2 浊度传感器测试 21

5.2.3 雨滴传感器测试 22

5.3 实地测试 22

6 未来展望 24

7 总结 24

参考文献 24

致谢 26

基于北斗的湖泊水环境观测浮标设计

史敏燕

, China

Abstract: Global warming and pollution factors such as excessive emissions inland lakes water environment worsening, detection and management of lake water environment has become more and more urgent. This paper introduces a kind of inland lakes water environment based on beidou system design of the buoy. Buoy by turbidity measurement module, the pressure detection module, rainfall measurement module, air quality inspection module, beidou positioning module, wireless communication module, control of single chip microcomputer STM32 and upper computer. In order to more accurately measure the whole lake water environment, the buoy work for stroke. The host controller through sensors to collect the turbidity, temperature, surface air pressure and rainfall of the lake. It gets buoy location, altitude, speed and time information through beidou module, regularly sent via the wireless communication module to the upper computer weather and location information of water environment. The upper computer reads the data through software and displays. If the buoy position unchanged for a long time, it can toss again through human intervention. Experimental tests show that buoy data has low power consumption, high timeliness, high positioning accuracy, can be used for environmental protection, ecological management, meteorological monitoring and prediction, etc.

Key words: buoy, beidou navigation system, STM32 MCU

1 绪论

1.1论文研究背景

湖水是水资源的重要组成部分，湖泊内蕴藏着丰富的矿产和生物资源，具有巨大的发展前景和重要的战略地位，世界各国对湖泊资源的开发都投入了极大的关注。湖泊是重要的国土资源，它可以用来发展灌溉、繁衍生物、调节河川等，同时它还为工业生产和人类饮用提供水资源，在经济发展、国民生活中发挥着重要的作用。我国是淡水资源极其丰富的国家，但近年来随着全球气候变暖和人类的过度开发，湖泊环境在逐渐恶化。内陆湖泊的水质日益恶化，对水环境的监测及后续改善治理工作迫在眉睫^[1]。

表层漂流浮标是一种能在湖泊中随湖水流动的观测浮标，它是为了满足水环境调查研究的需要而发展起来的一种小型观测浮标。该浮标可以自动采集湖水的温度、浊度、湖面气压等环境数据，并将数据传送回地面监测终端。这种浮标由于具有观测方式直观有效、成本低廉、布放方便、便于搭载其他传感器等优势，故广泛应用于水环境监测等方面^[2]。

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