基于无线传感器网络的监测系统研究与设计

发布时间：2016-08-09 16:05

  本文关键词：基于振弦传感器的桥梁应力监测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

《武汉理工大学》 2012年

基于无线传感器网络的监测系统研究与设计

陈俊松  

【摘要】：随着科学技术的迅速发展,在桥梁、水库、铁路等领域对其质量和安全的监测提出了更高的要求,传统的有线传感方式由于线路长,功耗大,数据采集传输成本高,灵活性不足、施工难度大、维护不便,无线传感器网络技术因其低成本、低功耗、网络灵活性、高健壮性及其可扩展性,在监测领域得到了广泛的应用。 本文在研究无线传感器网络技术的基础上,将无线传感器网络应用到监测系统的数据采集传输中,可以很好地解决目前有线监测系统存在的问题,提高系统的监测水平。监测系统通过在监测区域内布置无线传感器节点,将采集的数据通过无线传感器网络传送到监控中心主节点,主节点接收网络节点的数据,通过串口将数据传给监控中心的PC机,对数据进行存储和分析,并作出相应的指令。 本文首先分析传统监测系统的构成及不足之处,设计了无线传感器网络监测系统的整体架构,阐述了系统工作原理及节点模块功能；接下来对监测系统节点进行了硬件和软件的设计。本文从节点功率控制的方向,对网络拓扑算法进行研究与改进。在分析LMA算法的基础上,通过中继转发来调整节点发射功率,优化邻居节点数目,提出改进算法OPP-LMA,保证网络连通的同时,降低节点和网络的功耗。 节点硬件设计采用模块化设计,主要包含微处理器模块、无线通信模块、数据采集模块和电源模块。处理器选择增强型单片机STC12LE5404,无线收发芯片采用低功耗、低成本的CC1101射频芯片,传感器选择结构简单,抗干扰性强的振弦传感器。。仃点软件设计采用C语言编程,选择IAR编程环境和ZigBee协议栈,软件结构层次简明。根据应用功能调用相关函数,简化设计流程,实现网络拓扑控制、数据采集、无线收发等功能。本文通过matlab软件对OPP-LMA算法的连通性和功耗性进行了仿真与分析,结果表明算法在保持网络连通的同时,降低了节点功耗。最后通过实际节点实验进一步证明了算法的可行性。

【关键词】：
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP274
【目录】：

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