论文总字数：16112字

摘 要

：水是生命之源，是生命存在的要条件。所以，污水管理的好坏，将直接影响着地球上生命的安全。随着现代科技的不断进步，人类对自然环境造成的污染也越发严重，尤其是在污水排放方面，对地球水源造成严重伤害，水污染问题愈发严峻，如何高效实施水资源的管理与监控就变得尤为重要。

本文通过研究数据融合在工厂污水监测中的实际应用，将数据融合技术与现代通信网络相结合，将污水区域利用传感器获取相关信息，运用GA-BP神经网络数据融合处理以及网关传输来对污水区域进行实时监测，并通过终端计算，对污水进行有效及时的污水监测。

本研究通过设计监测系统，达到对工厂污水的实时监测，对水资源进行有效地保护，并且大大改善对污水监测的效率，提高水质量，对保护水环境和积极治理水污染有着重要意义。

关键词：数据融合，污水监测，通信网络，传感器

Abstract: Water is the source of life, the requirements of the existence of life, where there is water, where there is life. Therefore, the good or bad of water management will give shadows directly to the normal life of life on earth. With the progression of scientific techniques in the past, the shadow of the nature of the human nature is becoming larger and larger, especially in the discharge surface of the water supply, which causes serious damage to the water source of the earth, and it becomes more and more severe in the water quality of the water source, and it is important to carry out the management of the water resources source and the efficiency efficiently .

This paper combines data fusion technology with modern communication network, divides sewage area by sensors, monitors sewage area in real time through gateway transmission and GA-BP data fusion, and monitors sewage area effectively and timely through terminal calculation, and studies the practical application of data fusion in Sewage Monitoring of factories.

In this study, a sewage monitoring system was designed, and effective monitoring of water resources, effective protection, monitoring of drainage, improvement of efficiency, improvement of water quality, maintenance of water environment, and positive treatment of pollution were designed.

Key words: data fusion, sewage monitoring, communication network, sensors

目录

1 引言 6

1.1 研究背景与意义 6

1.2数据融合研究现状 6

2 研究介绍 7

2.1.工厂污水监測系统介绍 7

2.2.数据融合理论介绍 8

2.2.1数据融合理论概述 8

2.2.2.数据融合分类 9

3 监测系统硬件设计 10

3.１总体框架设计 10

3.2无线传感网络组网方案 11

3.2.1多传感器监测节点设计 11

3.2.2网关设计 11

3.3 传感器模块选型 12

3.3.1 温度传感器 12

3.3.2 PH传感器 13

3.3.3溶解度传感器 14

3.4 检测节点硬件设计 14

4 数据融合算法设计 15

4.1 BP神经网络数据融合算法简介 15

4.2 BP神经网络融合算法步骤 16

4.3 BP神经网络缺点 18

4.4 遗传算法（GA） 19

4.5 GA-BP神经网络 20

5 仿真与测试 21

5.1 神经网络的确定 21

5.2仿真数据结果 22

结论 25

参考文献 26

附录： 30

1 引言

1.1 研究背景与意义

水是生命之源，是生命存在的要条件，哪里有水，哪里就有生命的存在。对与人来说，身体中一切的化学反应都无法离开水的作用，没有水做媒介，养料就无法被输送，身体的各个机能就无法正常运行。没有水的传递，产生的废料就无法的传递，就无法持续的进行新陈代谢，所以说，水将直接影响人的正常生活，对人的生命起到至关重要的作用。在现代化工业中，几乎每一项生产都会离不开水，随着科技的不断进步，人口的增长，促进了现代化工业的生产，这同时也带来了大量的污水问题，污水问题的不断加剧，甚至已经影响到了部分人的生活。据不完全统计，当下在我国六百多个城市中，约有一半属于缺水状态中。平均每天都会有上亿吨污水被排放到大自然中，这些污水严重影响着我国江河的状态，有些被污染的水域，不但导致了水中生物的死亡，更是在水流动的过程中，严重的污染环境。

如今，随着工业污水的不断增长以及随意排放，已经严重影响了我国的环境，对我国经济的发展也起到了很大的阻碍作用。为了有效减少工厂污水污染，就必须加大监控和管理。而对于污水排放监控有许多问题，而导致污水无法有效的进行监控。为了提高效率，加大测量监控精确程度，本文采用数据融合与无线网络相结合的办法，无线网络是通过传感器无线通信的网络系统，由于污水的测量大多在比较偏远的野外，面对维修和系统运行检测就会产生很大的问题，长时间的数据传输与网络能量的损耗，将大大影响传感器的运行与寿命。再加上部署在待监测区域的传感器容易受到外界的干扰，（如天气、动物运动等）若无是其影响，则会大大影响数据的精确度，若将这些误差也都进行传输，则会严重影响传感器的效率，加大损耗。因此，这就需要数据融合算法对所需的监控数据进行融合处理，通过数据融合算法的处理，可大大减少数据的数量，从而达到减少误差，提高精确程度与效率的效果。

本此研究通过将多传感器技术、无线网络通信技术、数据融合技术相结合，探讨数据融合在工厂污水监测中的应用，并设计监测系统，通过对工厂污水的实时监测，对水资源进行有效地保护，并且大大改善对污水监测的效率，提高水质量，对保护水环境和积极治理水污染有着重要意义。

1.2数据融合研究现状

数据融合这一概念起源于20世纪70，起初是为了应用于军事战争，随着科技的不断发展，电子技术也随之不断提高，这大大改变了现代化战争的方式，以争夺网络主导权为核心的网络战争愈发重要，并产生了一系列以信息为主体新型战争模式。由于信息最重要在于其传递，因此如何高效、稳定的进行信息传递就成了各国的主要目标。随着技术的发展，传感器的种类不断增加，这使信息的传递的有效范围大大增加，再加上各国的不断积极地将其应用于军事战争，使信息传递技术得以高速发展，以无线通信技术为核心的现代化网络战争模式逐渐成型，并形成立体化的高技术战场。90年代以后，各国对信息融合算法更是达到了顶峰，都积极的采用各种方法来促进这一技术的发展，并随着大量的新理论以及支持技术不断地涌现和发展，这对多传感器信息融合技术的发展和研究起到了强有力地支撑以及推动作用。

2 研究介绍

2.1.工厂污水监測系统介绍

工厂污水监测所需的数据信息多样复杂，最早是通过进行现场人工取样，然后带回检测室检测的方法。这大大阻碍了对污水监测的效率，加上从人工取样到检测，再到最后得出结果，所需步骤繁杂，不但导致了监测实时性差，还大大加重了监测的延时性，无法在第一时间得出准确数据。因此，间现代通信技术与网络传播相结合的数据融合技术应用于其中就显得十分必要了。本次研究主要从数据融合技术在工厂污水监测中的实际应用为主旨，从实际出发，通过利用无限传感器的特性，将传感器分布于各个所需测量点，并设置各个小分点，最后将所的信息集中发送与计算机进行处理运算。通过利用无线通信，把传感器收集的数据通过数据融合技术进行整合、归纳，而后监测人员再通过上传的信息来进行查看和管理基站的数据信息，再通过传感器进行再监测对比，实现实时监测的效果，从根本上解决了人工取样范围小、数据传输的复杂与数量大、传输系统的不灵活等特点，并且同时提高了整个监测系统的效率与准确性。

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