图

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无线传感器网络的节点结构框

图

5 在线生物水质监测系统框

在传感器节点器件构成中，应选用具有强处理能力的超低功耗混合信号控制器作为主控芯

片。在设计无线传输单元时，应研究多种无线通信方式（如自定义协议的

ISM 频段射频技术、

蓝牙技术、

Zigbee 协议、UWB 等），并对比它们的优缺点，从而确定适合水质参数检测的通

信模式。

研究突发污染事故时，基于无线传感网络的快速部署和数据集成系统以及无线传感网为

基础的水环境安全保障辅助技术，同时考察无线传感技术在水环境安全保障上的应用特性，研

究内容包括：传感节点硬件功能优化配置；安全机制、数据管理技术研究；节点分布密度研究 ；

数据稳定性、可靠性分析等。

3.3 基于图像处理和碰触传感器技术的在线生物水质检测技术

生物检测是指利用群落、种群或生物个体对环境污染所产生的反应，通过生物学方法，从

生物学角度对环境污染状况进行检测和评价的一种技术。其结果能反映水环境质量状况、水环境

质量变化对生物的影响和危害程度，是实现水环境检测的一种有效手段。在线生物检测利用对

生活在水环境的生物个体行为生态变化进行实时检测。通过对待测水体中水生生物运动方式、生

活习性等行为生态改变的检测，判断水体受污染的程度，实现水体在线检测目的。

几乎所有水生生物都可以作为生物指示物用于在线生物检测，根据水体污染程度的不同，

可利用微生物、鱼虾类等各种水生物作为指示生物。用鱼类检测水的毒性比其他生物更广泛。目

前约有

15 种鱼作为用来试验水的毒性，我国试验常用的鱼有青鱼、草鱼、鲑鱼、鳙鱼、金鱼、鲫

鱼和鲤鱼，其中以鲑，草鱼和金鱼来试验的较多。

国内外研究表明，受到水体中污染物或毒物的影响，鱼类以及其它水生动物会发生一些

与呼吸有关的反应，这可作为对某些污染物的检测指标。水生生物对水体中的污染物质具有明

显的回避反应，其回避阈浓度一般均低于致死浓度

,甚至用现代化学分析手段也不能检出的情

况下，鱼类也会发生回避反应，如梭鱼对重金属

Cu、Zn 和 Cd 有明显的回避反应。因此，针对

不同鱼类对各种重金属污染物、有机污染物及农药污染物等污染物的不同反应特征来研究指示

鱼的选种和驯化、鱼生活设施的设计、鱼在各类水质中的行为和反应并建立相关专家系统数据库。

从而保证生物传感器具有高可靠性、高稳定性和灵敏性。

该技术的研究重点就是针对鱼类行为的图像处理识别技术和碰触式传感器技术的研究。在

线生物水质监测系统框图如图

5 所示。在饲养指示鱼的网箱内安装摄像头，可以完成图像采集

和信息提取，由于鱼在污水中有本能的回避反应，所以提出了以鱼类运动频率为检测对象的碰

触传感器，该传感器可以检测鱼类回避反应活动的数据，微处理器单元根据专家系统进行查询

判断，遇异常情况，通过无线传输技术向监测主站发送警报。

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