軟件論文開題報告
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一、選題研究背景
水資源監(jiān)測是水資源管理與保護(hù)的重要手段，我國水資源緊缺、水污染嚴(yán)重，如何高效、實時地獲取水環(huán)境參數(shù)、研究開發(fā)水環(huán)境監(jiān)測新方法，已成為水環(huán)境管理與保護(hù)的一項重要任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò) WSN(Wireless Sensor Network)是將有感知能力、計算能力和通信能力的微小傳感器節(jié)點采用規(guī)則或隨機(jī)方式部署在監(jiān)控區(qū)域，通過無線自組織和多跳的方式構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)。它集傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)于一體，以數(shù)據(jù)處理為中心，協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測信息并報告給用戶。它具有可快速部署、無人值守、功耗低和成本低等優(yōu)點。
二、文獻(xiàn)綜述
在世界上我國屬于水資源貧乏國家, 對水資源的優(yōu)化使用對我國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有十分重要的意義。強(qiáng)化對水資源環(huán)境的監(jiān)控是一個長期的任務(wù)。常規(guī)水資源環(huán)境監(jiān)測方法主要分為以下兩種:(1)利用便攜式水質(zhì)監(jiān)測儀人工采樣、實驗室分析的方式。該方式僅限于對河流、湖泊的幾個斷面采樣,采樣頻率從每月數(shù)次到每日數(shù)次。(2)采用由一個中央控制室和若干個監(jiān)測子站組成的水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)對水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行自動連續(xù)監(jiān)測, 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程自動傳輸, 可以實時查詢所設(shè)站點的水環(huán)境參數(shù)。前者由于無法對水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測, 存在水質(zhì)監(jiān)測周期長、勞動強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)采集速度慢等問題, 不能很好地反映水環(huán)境的連續(xù)動態(tài)變化, 不易及早發(fā)現(xiàn)污染源并預(yù)警。后者能很好地解決水質(zhì)監(jiān)測周期長、勞動強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)采集和傳輸速度慢等問題, 但由于有鋪設(shè)電纜和建立監(jiān)測子站的施工要求, 因而存在對監(jiān)測地點原有的生態(tài)環(huán)境影響大、系統(tǒng)投資成本高、監(jiān)測水域范圍有限的缺點, 同時無法進(jìn)行大面積布設(shè)監(jiān)測子站、對每個小水域?qū)嵤┒帱c遠(yuǎn)程實時監(jiān)測。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水資源實時監(jiān)測系統(tǒng), 比較典型的國外代表有美國Heliosware公司的EMNET系統(tǒng)和澳大利亞CSIRO 的Fleck系統(tǒng)。上述兩種系統(tǒng)可采集參數(shù)種類較少、不提供對水資源的視頻監(jiān)測功能且通信速率低、產(chǎn)品體積較大、功耗較高, 目前僅適合用作研究, 尚不能作為實用系統(tǒng)在現(xiàn)場使用。國內(nèi)已對基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水資源實時監(jiān)測系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。與傳統(tǒng)的監(jiān)測法相比, 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有對生態(tài)環(huán)境影響小、系統(tǒng)成本低等優(yōu)點。
近些年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是國際上非常關(guān)注的、涉及到多個學(xué)科高度交叉、知識高度集中的熱點研究領(lǐng)域。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究經(jīng)過了兩個階段。第一階段主要是采用MEMS技術(shù)設(shè)計微型節(jié)點，代表性的研究成果是智能埃及SmartDus無線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器WINS。第二階段是研究網(wǎng)絡(luò)問題。國外設(shè)計了很多套演示系統(tǒng)取得了一系列重大的理論研究成果。在國外，Intel公司于2002年發(fā)布了“基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略”，主要研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)學(xué)、森林防火、環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用。在國內(nèi)，很多科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)隊無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都進(jìn)行了相關(guān)方面的研究。有業(yè)內(nèi)專家指出，中國掌握了“物聯(lián)網(wǎng)”(WSN的實際應(yīng)用)的世界話語權(quán)，不僅表明我國在該領(lǐng)域上的技術(shù)領(lǐng)先，同時也在于中國式世界上少數(shù)能將WSN實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家之一。
三、選題研究意義
水資源是生命生存不可替代的自然資源，是生命支持系統(tǒng)之一，也是重要的環(huán)境要素。樓蘭古城的興起是由于豐富的羅布泊湖水的滋潤，富庶的樓蘭11萬平方米，人口達(dá)萬人，是樓蘭國的首邑，是我國古代一重鎮(zhèn)，也是絲綢之路南線必經(jīng)之地。后來由于種種原因?qū)е滤Y源衰竭，繁華的古城衰落，直至湮沒在茫茫的荒漠之下。
水資源危機(jī)究竟始于何時，目前學(xué)術(shù)界尚無公論。但是水資源危機(jī)引起了世界各國的關(guān)注與不安。我國是一個人口眾多，水資源絕對數(shù)量較高而相對數(shù)量較低的缺水國家。1988年7月1日《中華人民共和國水法》正式實施后，確立了每年水法宣傳周(簡稱為水周)，其目的就是通過這一活動，向公眾集中灌輸有關(guān)水資源開發(fā)利用與保護(hù)方面的知識和政策法規(guī)，以增強(qiáng)公眾節(jié)約水資源的意識。
我國的水資源價值理論受“水資源是取之不盡，用之不竭”的傳統(tǒng)價值觀念影響，造成了水資源長期被無償?shù)亻_發(fā)利用，不僅造成了巨大的寶貴水資源浪費和對水資源非持續(xù)開發(fā)利用，同時對人類的生存及國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。盡管近幾年來對此有所認(rèn)識，采取了相應(yīng)的行政或法律手段扭轉(zhuǎn)這種被動局面，但是，由于對水資源價值理論的研究不夠深入，致使所采取的措施缺乏廣泛的經(jīng)濟(jì)社會基礎(chǔ)，最終結(jié)果是政府干預(yù)行為過于集中和強(qiáng)硬，市場行為和經(jīng)濟(jì)杠桿的作用又過于薄弱，導(dǎo)致期望與現(xiàn)實相差甚遠(yuǎn)。因此，水資源價值研究在持續(xù)利用水資源過程中具有重要的地位，是實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略一個組成部分，開展此方面的研究是十分必要的。
四、研究的主要內(nèi)容
根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本理論和水資源監(jiān)測的實際需求，設(shè)計基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水資源實時自動監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在線實時測量溫度、PH 值、電導(dǎo)率、濁度等參數(shù)的水資源監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，利用監(jiān)測區(qū)域協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠(yuǎn)程監(jiān)測中心(PC 機(jī))之間的通信,把經(jīng)過處理的測量結(jié)果動態(tài)地顯示出來。本課題完成系統(tǒng)上位機(jī)的軟件設(shè)計，由串口接收協(xié)調(diào)器節(jié)點送來的水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，提取出各個傳感器采集的數(shù)據(jù)并通過界面動態(tài)的顯示出來。
五、研究方案
關(guān)于本次研究的課題，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水資源監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，主要可分為三個部分，由于本次課題的研究只涉及上位機(jī)部分，即圖一中的虛線部分，主要設(shè)計上位機(jī)的軟件界面的設(shè)計部分，其中包括有串口接收數(shù)據(jù)，解包數(shù)據(jù)，以及顯示部分，其中的解包部分包括,將PH值，濁度，在線實時溫度，電導(dǎo)率和它們各自對應(yīng)的數(shù)值一一對應(yīng)起來，這部分主要涉及用Visual C++語言將其用軟件編程，并實現(xiàn)功能，其流程圖為圖2：
實現(xiàn)過程為：先初始化軟件，再設(shè)置軟件編輯界面，設(shè)置好界面后，開始接收由協(xié)調(diào)器經(jīng)串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，進(jìn)而解包數(shù)據(jù)，接著處理數(shù)據(jù)，將PH值、實時測量溫度、濁度以及電導(dǎo)率的各組數(shù)據(jù)按照一定的要求計算好，顯示各組數(shù)據(jù)，最后結(jié)束程序。
在這個過程中，實現(xiàn)了串口接收數(shù)據(jù)，解包數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)以及最后將數(shù)據(jù)動態(tài)的顯示出來，完成了本次研究的要求。
六、.本課題研究的重點及難點
要完成這次課題，即基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水資源監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計—上位機(jī)，需要完成的內(nèi)容有：系統(tǒng)上位機(jī)的軟件設(shè)計、接收由串口協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送過來的水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)、進(jìn)行接收數(shù)據(jù)的解析、提取出各個傳感器采集的數(shù)據(jù)并且通過界面動態(tài)的顯示出來。其中重點以及難點有：系統(tǒng)上位機(jī)的軟件設(shè)計，由于對上位機(jī)不是很了解，以前也沒有接觸過上位機(jī)，對它的功能，使用不了解，也沒有接觸過Visual C++語言，屬于初學(xué)者，會有一定的難度，既是重點也是難點;把接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，要進(jìn)行合理的、有效的數(shù)據(jù)分析，是一個關(guān)乎本次課題成敗的重點;將提取出的數(shù)據(jù)通過界面動態(tài)的顯示出來，要通過一定的平臺來顯示，即要通過一定的硬件設(shè)施顯示，這就需要能夠正確的，有效的連接到所用的平臺，是研究的最后一道門檻，也是重點。
目前為止，已經(jīng)開展的工作有，通過查詢相關(guān)資料以及通過互聯(lián)網(wǎng)了解到上位機(jī)的功能，以及它所需要的編輯工具-----Visual C++，對我來說這是一種新的語言，現(xiàn)在已經(jīng)開始看有關(guān)C++方面的書，開始學(xué)習(xí)使用它一些簡單的使用方法。
七、參考文獻(xiàn)
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八、課題研究進(jìn)度安排
第1-3周：查找借閱相關(guān)書籍資料,確定系統(tǒng)的總體方案，完成開題報告;
第4-9周：進(jìn)行上位機(jī)軟件編程學(xué)習(xí)，軟件界面設(shè)計
第10-11周：進(jìn)行軟件設(shè)計、進(jìn)行數(shù)據(jù)解析;
第12-15周：系統(tǒng)調(diào)試，驗證系統(tǒng)功能;
第16-17周：完成畢業(yè)論文,準(zhǔn)備答辯
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