1. 研究目的与意义
随着国家工业化程度的不断提高和人们普遍环保意识的增强，各领域对水质的要求也越来越高[1-2]。水质情况的好坏直接关系到人民的生活用水安全以及企业的生产效率高低，因此对水质当前状况进行实时、准确的监控就显得尤为重要[3]。现阶段水质监控多采用人工的方式，即在被采集对象的不同分布位置设置多个采样点，人工收集采样点的样本进行相关水质参数的数据分析，最后得到水质监控的结果，该方法虽然在精度方面较为准确，但是实施过程十分复杂，结果存在严重的滞后性，同时若需要全覆盖、实时监控大区域水质，由于人工采样环节受到时间和地点选取的限制，使用这种方法实现非常困难[4]。还有采用传统水质监控装置的方法，但是这些传统的水质监控装置往往费用较高、占地较大，选择安装位置存在一定难度，并且装置大都采用现场总线之类的有线通信方式，而监控水域的强湿性、高腐蚀性等现场特点容易对铺设的通信线路造成损坏，从而导致水质监控装置不稳定、容易产生误报的问题[5]。由于上述方法存在的问题和不足，在水质监控方面引入无线通信技术成为了目前的研究热点[5-9]。
当下无线通信技术非常成熟，并且随着传感器技术的不断发展[11-14]，无线网络技术能够克服上述传统方法的缺点，在水质监控装置中得到较为广泛的应用。目前传感器的无线通信技术方面，主要有wlan (wireless local area network)、蓝牙(bluetooth)和zigbee，wlan传输距离100-300米，传输速度高达300mbps，但其功耗大，无法满足低功耗的要求，对于多节点但数据量不大的实时水质监控装置并不合适。蓝牙功耗略小于wlan，但传输范围受限，一般有效的范围在10米左右，抗干扰能力不强，信息安全问题也是制约其进一步发展和大规模应用的主要因素。
相比于wlan和蓝牙，zigbee具有低功耗、低成本、短时延的优点[15]，另外运用zigbee技术来设计水质监控装置具有如下优势： zigbee的网络容量大，可以容纳65000个设备，非常适合多节点的水质监控装置；其mesh网状网络拓扑结构具有强大的功能，网络可以通过多级连跳的方式来通信，同时还具有自组织、自愈功能；zigbee安全性能高，zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用aes-128加密算法，能够有效保证水质监控数据的安全性[16]。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：
（1）水质监控装置控制器，主要包括核心控制单元、传感器模块、人机交互单元等。
（2）完成的功能：传感器对水质的数据进行精确地采集，采集的反馈数据实时显示在lcd显示屏上，实现水质的监控；
3. 研究的方法与步骤
拟采用的研究方法：
本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：电路原理图设计与分析，算法模型建立并进行软件的编程及其功能的调试与仿真。采用cc2530单片机，完成对数据的采集、分析与处理，最后输出控制量。
拟采用的具体步骤：
4. 参考文献
[1] 中华人民共和国水污染防治法实施细则[c].铁路环保法规汇编.:中国铁道学会,2013:237-243.
[2] 栗战书.全国人民代表大会常务委员会执法检查组关于检查《中华人民共和国水污染防治法》实施情况的报告——2019年8月23日在第十三届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议上[j].中国任大,2019(19):23-29.
[3] 宦娟,刘星桥,程立强,孙雷霸,李成春.基于zigbee的水产养殖水环境无线监控系统设计[j].渔业现代化,2012,39(01):34-39.
5. 计划与进度安排
2.26--3.12 查阅资料，攥写开题报告；
3.12--4.17 硬件功能分析，熟悉cc2530系统指令及编程语言；
4.17--4.25 设计电路原理图、编制应用程序；
