2024 年 9 期
众创空间
科技创新与应用
TechnologyInnovationandApplication
基于单片机技术的无人船湿地环境监测系统设计
黄 涛
1
，方 青
1
，孙庆业
2
（1.中国科学院城市环境研究所
，
福建 厦门 361022；2.安徽大学 资源与环境工程学院
，
合肥 230601）
长期以来，湿地遭到人们过度开发和破坏，湿地面
积和生态功能迅速下降
，
许多湿地面临退化威胁
[1-2]
。
湿
地环境监测可以准确掌握湿地资源的现状及其动态变
化
[3]
，为 湿 地 保 护 、管 理 和 科 学 研究提供及时、准确的数
据和科学依据
[4-5]
，而传统的监测方式主要依赖于人工现
场进行
，
耗时费力、成本高、难度大及危险系数高
[6-7]
，为
解 决 传统方式的弊端，结合了无线通信技术的便携式无
人船系统被广泛应用
[8-10]
。文献[11]设计的便携式遥控
船，是 以 STM32 单片机作为主控芯片，搭载无线网络通
信技术（wirelessfidelity，Wi-Fi）与通用无线分组业务
（generalpacketradioservice，GPRS） 无线传输技术
。
而 STM32 芯片相对于 STC89C52RC 芯片成本高
、开发
难度高
[12]
、Wi-Fi 技术传输距离近、抗干扰能力差
[13]
及难
以适应大范围监测
，
GPRS 技术虽然通信距离长
，
覆盖
范围广
，
但是功耗高
、成本高，
部分偏远湿地环境存在网
络掉线的可能
[13-14]
。结合当前研究现状，本文设计了一种
基于nRF905 和 HC-12 的无人船湿地环境监测系统
，
使
用 STC89C52RC 单片机作为主控芯片，利用 Keil 滋Vi原
基金项目：安 徽 高 校 协 同 创 新 项目
（
GXXT-2021-061）
第一作者简介：黄涛（1995-），男 ，硕士，研究实习员。研究方向为环境监测。
摘 要：针对当前湿地环境监测工作耗时耗力、安全系数低
、成本高和采样难度大的问题，提出基于
STC89C52RC 和 HC-12 的
无人船湿地环境监测系统
。系统以
STC89C52RC 单片机为主控单元，使用便携式移动电源供电
，通过导线连接由
nRF905 无线通信
模块
、
HC-12 无线通信模块、电机驱动系统、舵机驱动系统
、水样采集系统、全球定位系统（
globalpositionsystem，GPS）和水质指标
监测系统等构成的湿地环境监测无人船系统硬件部分
，通过串口分别连接和烧写使用
C#、keil 软件制作上位机程序与 nRF905 单片
机驱动程序，实现计算机通过串口通信方式完成单片机之间的无线通信和 AT 指令集的收发，从而达成计算机远距离实时遥控无人
船进行定点水样采集与 pH、浊度、温度指标监测的目的。野外实验结果证明
，系统运行稳定，且水质指标测定结果精准。
关键词：无线遥控；水样采集；水质指标监测
；无人船；环境监测
中图分类号院TP368.2 文献标志码院A 文章编号院2095-2945渊2024冤09-0050-07
Abstract:Thispaperproposesanunmannedship-basedwetlandenvironmentalmonitoringsystembasedonSTC89C52RCand
HC-12,aimingtoaddressthecurrentissueswithtime-consuming,labor-intensive,lowsafetyfactor,highcostandthedifficulties
insamplinginwetlandenvironmentalmonitoringwork.ThesystemtakesSTC89C52RCMCUasthemaincontrolunit,usesa
portablemobilepowersupplyforpower,andconnectswirestothe hardwarepartsofthe wetlandenvironmentalmonitoring
unmannedshipsystem,includingthenRF905wirelesscommunicationmodule,HC-12wirelesscommunicationmodule,motordrive
system,steeringcontroldrivesystem,watersamplecollectionsystem,globalpositioningsystem (GPS),andwaterqualityindex
monitoringsystem.ThesystemfurtherconnectsandprogramstheuppercomputerprogramandnRF905MCUdriverprogramusing
C#andKeilsoftwarethroughserialports,enablingthecomputertocompletewirelesscommunicationbetweenmicrocontrollersand
thetransmissionandreceptionofATcommandsthroughserialportcommunication,thusachievingthepurposeofremotereal-time
remotecontroloftheunmannedshipforfixed-pointwatersamplecollectionandpH,turbidity,andtemperaturemonitoring.Field
experimentalresultshaveproventhatthesystemrunsstablyandthedeterminationresultsofwaterqualityindicesareaccurate.
Keywords:wirelessremotecontrol;watersamplecollection;waterqualityindexmonitoring;unmannedship;environmental
monitoring
DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.09.012
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