微环境检测平台通信协议的设计与实现

发布时间：2020-03-25 06:17

【摘要】：通过利用无线传感网络技术以及物联网技术对多个特定的小区域范围的微环境进行监测能够得出区域的环境数据,为生活生产提供辅助决策。为解决微环境监测过程中,业务应用不同却重复搭建相同的传感层和网络层的问题,以及由于大量异构数据格式不统一造成的数据采集和传输困难问题,本文进行了如下工作。1)面向物联网的三个层架构研究设计通用的微环境监测平台,该基础平台统一了传感层和网络层,在此平台上可以进行不同的业务应用。本文在对其整体结构以及各个关键部分进行阐述后,引出关于数据采集和传输的研究工作,并且在论文最后对微环境监测平台的数据采集和传输部分进行了原型系统的设计与实现。2)对于平台中数据采集研究工作,本文从软硬件两方面进行设计并开发了通用的微环境监测仪。通过各个硬件组件部分的选型和设计、统一的通信协议设计以及异构信息感知中间件的设计,该仪器能够以较低功耗全自动采集异构数据并统一异构数据格式,提高环境监测的效率。3)在数据采集工作完成后,通过设计通信协议以及通信协商流程,保证在传感器网络、移动网络、互联网进行数据传输时的通信质量。完成上位机软件开发,通过网关和上位机完成从传感网络到互联网的过渡,最终完成了数据从微环境监测仪到网关,再到上位机,最终到达服务端的整个通信传输过程。通过在校园真实环境下搭建系统原型进行测试,结果表明,本文研究工作为微环境监测平台提供的统一的数据采集设备,统一的通信协议,统一的数据表达和传输方案是稳定可行,能够将多来源、多种类、多类型的海量数据及时、准确、有效、安全的整合上传。可通过进一步升级和完善使得该方案形成具有实用性的微环境监测平台,具有良好的应用前景。
【图文】：

系统结构图,微环境,系统结构

图 2-1 微环境监测平台系统结构网络层负责数据传输的任务，是实现底层感知信息和上层控制命令传递的桥梁。采集设备采集到数据后，将利用无线模块将数据通过传感网络上报至网关。上位机则是起到，从传感网到互联网的过渡作用，将数据上报到服务端；服务端通过数据接口完成大量数据的接收和处理工作。采用分库分表、读写分离的方式对大数据进行存储；信息出入和界面交互的问题则是由应用层解决的，，在此层进入各类数据处理系统，完成网络层传输而来的数据的处理工作，并完成各种设备与人的互动应用层实现管理、计算、存储、挖掘分析、以及提供面对行业和普通用户的服务等功能，通过采用内存实时数据库提高用户请求反应速度，提升用户服务体验。2.4 微环境监测平台应用微环境监测平台是一款基于无线传感网络以及 LPWAN（LowPower Wide AreaNetwork）技术实现的通用物联网平台。该平台可针对多个行业进行快速部署应用，支持多个行业用户同时访问。比如能够应用的场景如下：微环境监测平台可用于观测农产品的生长、检测农作物中的害虫、土壤的湿度

微环境,环境监测,无线传输,硬件设计

微环境检测仪结构
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.04

【参考文献】