基于无线传感网的环境监测系统研究与设计
发布时间：2021-10-30 02:05
无线传感网络是一种集成了无线通信、传感器探测、通讯网络、嵌入式技术的多学科融合技术,其应用包括军事（情报侦听、监控）、环境（火灾、污染物的监测、预警）、健康（身体监控、医药管理）等。由于其高度的理论与应用价值,受到了国内外学者的广泛研究。在化工厂的生产、存储环境中,由于设备故障、操作事故或人为破坏等原因,容易发生易燃易爆、有毒气体的泄露等重大事故。对生产环境中的危害气体进行监测并对泄露源进行精确定位不仅有助于提早预防、安全生产,还能够在灾情发生时迅速安排撤离,进行抢险救援工作。本文设计的系统以化工园区环境中的危害气体的监测和灾害预警为应用背景,结合嵌入式和无线自组传感网两大关键技术,研究如何实现化工园区环境中有害气体信息采集、传输和数据的呈现以及出现险情时的定位预警功能。本文所做的主要工作如下:1、硬件设计上,选用CC2530射频芯片完成传感网络中各种节点之间的通信,传感节点核心控制器选用超低功耗的MSP430,结合多种传感器完成监测环境中的信息的感知。汇聚节点主控芯片选用数据运算能力较强的STM32,完成数据的接收、分析并上传监控中心。2、根据无线传感网络的复杂性和低功耗的要求,对无...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１ＷＳＮ路由协议分类??
依据无线传感网络路由协议的特定的需求，目前己经被研究提出甚至实际应用的??路由协议有很多种，但是目前还没有一个比较公认的统一的划分标准，也就是说一种??路由协议可能会被划分到不同的类别里，图２－１是按照拓扑结构与应用特征来对传感??器网络路由协议进行的分类［３３］。??无线传感网络路由协议??，?Ｌｊｒｚ＾?ｒ??按照网络结构分类?按照协议的应用特征分类??＋?＿５＿?ｗ?＿＿ｊｒ＿?＾?［＿??平而?厓汝?＾?某干?基于?基于?＾??Ｉ＊?位置?协商?査询?邮?相关??＝?路由?路由?路＿?路由?路由??ｍ?协议?协议?议?协议?协议??图２－１ＷＳＮ路由协议分类??本章主要从网络拓扑结构的角度针对平面路由（Ｆｌａｔｒｏｕｔｉｎｇ）协议［３４１和层次路由??（Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?ｒｏｕｔｉｎｇ）协议?１３５＇３力进彳了研究分析。??平面型路由协议中的所有传感节点之间不但在硬件结构上一致而且具有同样的??网络层次，节点之间没有地位高低之分，在网络中承担着相同的任务。这种结构实现??起来也比较容易，传感节点完成对各自所处环境的感知并通过协作的方式来传输监测??数据。平面路由协议原理简单、容易实现，但建立、维护路由的资源消耗大、适合小??规模的网络，在较大规模的网络中节点之间能耗不均的劣势比较明显，一般与不单独??使用。常用的平面型路由协议有闲聊路由协议、洪泛路由协议、ＳＰＩＮ等。．???????????图２－２平面路由协议的网络模型??６??
部范围内的数据融合以降低传输数据的冗余性。簇首节点承担着所在区域的信息监测??和本簇网络中的数据转发的双重任务，它的可靠性和稳定性对全网性能的影响较大。??分层路由协议具有更好的可拓展性和能量优化效率。其网络结构如图２－３所示。??〇ｂ?〇！°ｈ??‘〇?°?？??〇’〇ｕ??／?．．〇?０?？二＇＇?？〇????？？？？？－??籲簇头〇簇成员?簇?★?Ｓｉｎｋ??图２－３层次性路由协议的网络模型??２．１．３典型路由协议比较??对现有的路由协议进行分析研宄，可以为新的路由协议的设计提供重要的参考。??无线传感网路由协议的设计需要满足诸多的要求，同样的也可以从多个角度来评价路??由协议的性能，表２－１是常见路由协议相关特性的比较，路由协议的要求在不同的应??用场合差别也比较大，表２－２是对典型路由协议应用范围进行比较。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业互联网推动工厂网络与互联网融合发展[J]. 高巍. 中兴通讯技术. 2016(05)
[2]工业企业环境污染现状与监管对策[J]. 张家炜. 环境与发展. 2015(06)
[3]工业发展环境污染强度的现状及趋势[J]. 杨威,余贵玲. 宏观经济管理. 2014(10)
[4]基于最大似然准则的CHAN改进算法[J]. 汪子嘉,于宏毅,胡赟鹏. 计算机应用与软件. 2014(09)
[5]中国大气污染治理形势与存在问题及若干政策建议[J]. 陈健鹏,李佐军. 发展研究. 2013(10)
[6]一种基于GPRS的森林防火远程数据传输系统[J]. 惠鹏飞,姚仲敏,陶佰睿,苗凤娟. 电视技术. 2013(15)
[7]工业化与信息化融合促进工业经济转型升级[J]. 杨海成. 西安邮电学院学报. 2010(06)
[8]中国工业行业信息化水平及其变化趋势研究[J]. 何伟. 科学学与科学技术管理. 2006(04)
[9]基于GPRS的车辆监控系统车载移动终端的设计[J]. 王松宏,李德华. 计算机应用研究. 2005(06)
博士论文
[1]基于技术、应用、市场三个层面的我国物联网产业发展研究[D]. 丛林.辽宁大学 2016
[2]复杂环境下的无线传感器网络定位关键技术研究[D]. 王瑞锦.电子科技大学 2013
[3]工业无线监测系统的泛在感知研究[D]. 郑誉煌.华南理工大学 2009
[4]无线传感网移动接入与信息获取优化策略研究[D]. 马奎.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]基于MEMS传感器与Zigbee网络的人体手臂运动状态测量和识别方法研究[D]. 刘震.西南交通大学 2017
[2]纯电动汽车电池管理系统远程监控设计[D]. 王德江.湖南大学 2016
[3]基于人脸识别的智能门禁及考勤系统设计与实现[D]. 刘晓.西安电子科技大学 2015
[4]化工生产企业事故分析与预测研究[D]. 刘蓉.中北大学 2015
[5]能量优先的无线传感器网络路由协议研究[D]. 涂剑锋.南京邮电大学 2015
[6]基于Ad Hoc网络的自适应中断容忍路由协议的研究[D]. 陈娟.北京邮电大学 2015
[7]基于无线传感网的信誉模型研究[D]. 魏芮.北京交通大学 2015
[8]基于多簇泛洪的无线自组织网络路由协议的研究与实现[D]. 刘进.西安电子科技大学 2014
[9]基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究[D]. 蒋馥珍.太原理工大学 2014
[10]无线传感器网络感知节点内存管理策略研究[D]. 乔甜甜.南京邮电大学 2014
本文编号：3465830
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１ＷＳＮ路由协议分类??
依据无线传感网络路由协议的特定的需求，目前己经被研究提出甚至实际应用的??路由协议有很多种，但是目前还没有一个比较公认的统一的划分标准，也就是说一种??路由协议可能会被划分到不同的类别里，图２－１是按照拓扑结构与应用特征来对传感??器网络路由协议进行的分类［３３］。??无线传感网络路由协议??，?Ｌｊｒｚ＾?ｒ??按照网络结构分类?按照协议的应用特征分类??＋?＿５＿?ｗ?＿＿ｊｒ＿?＾?［＿??平而?厓汝?＾?某干?基于?基于?＾??Ｉ＊?位置?协商?査询?邮?相关??＝?路由?路由?路＿?路由?路由??ｍ?协议?协议?议?协议?协议??图２－１ＷＳＮ路由协议分类??本章主要从网络拓扑结构的角度针对平面路由（Ｆｌａｔｒｏｕｔｉｎｇ）协议［３４１和层次路由??（Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ?ｒｏｕｔｉｎｇ）协议?１３５＇３力进彳了研究分析。??平面型路由协议中的所有传感节点之间不但在硬件结构上一致而且具有同样的??网络层次，节点之间没有地位高低之分，在网络中承担着相同的任务。这种结构实现??起来也比较容易，传感节点完成对各自所处环境的感知并通过协作的方式来传输监测??数据。平面路由协议原理简单、容易实现，但建立、维护路由的资源消耗大、适合小??规模的网络，在较大规模的网络中节点之间能耗不均的劣势比较明显，一般与不单独??使用。常用的平面型路由协议有闲聊路由协议、洪泛路由协议、ＳＰＩＮ等。．???????????图２－２平面路由协议的网络模型??６??
部范围内的数据融合以降低传输数据的冗余性。簇首节点承担着所在区域的信息监测??和本簇网络中的数据转发的双重任务，它的可靠性和稳定性对全网性能的影响较大。??分层路由协议具有更好的可拓展性和能量优化效率。其网络结构如图２－３所示。??〇ｂ?〇！°ｈ??‘〇?°?？??〇’〇ｕ??／?．．〇?０?？二＇＇?？〇????？？？？？－??籲簇头〇簇成员?簇?★?Ｓｉｎｋ??图２－３层次性路由协议的网络模型??２．１．３典型路由协议比较??对现有的路由协议进行分析研宄，可以为新的路由协议的设计提供重要的参考。??无线传感网路由协议的设计需要满足诸多的要求，同样的也可以从多个角度来评价路??由协议的性能，表２－１是常见路由协议相关特性的比较，路由协议的要求在不同的应??用场合差别也比较大，表２－２是对典型路由协议应用范围进行比较。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业互联网推动工厂网络与互联网融合发展[J]. 高巍. 中兴通讯技术. 2016(05)
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[6]一种基于GPRS的森林防火远程数据传输系统[J]. 惠鹏飞,姚仲敏,陶佰睿,苗凤娟. 电视技术. 2013(15)
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博士论文
[1]基于技术、应用、市场三个层面的我国物联网产业发展研究[D]. 丛林.辽宁大学 2016
[2]复杂环境下的无线传感器网络定位关键技术研究[D]. 王瑞锦.电子科技大学 2013
[3]工业无线监测系统的泛在感知研究[D]. 郑誉煌.华南理工大学 2009
[4]无线传感网移动接入与信息获取优化策略研究[D]. 马奎.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]基于MEMS传感器与Zigbee网络的人体手臂运动状态测量和识别方法研究[D]. 刘震.西南交通大学 2017
[2]纯电动汽车电池管理系统远程监控设计[D]. 王德江.湖南大学 2016
[3]基于人脸识别的智能门禁及考勤系统设计与实现[D]. 刘晓.西安电子科技大学 2015
[4]化工生产企业事故分析与预测研究[D]. 刘蓉.中北大学 2015
[5]能量优先的无线传感器网络路由协议研究[D]. 涂剑锋.南京邮电大学 2015
[6]基于Ad Hoc网络的自适应中断容忍路由协议的研究[D]. 陈娟.北京邮电大学 2015
[7]基于无线传感网的信誉模型研究[D]. 魏芮.北京交通大学 2015
[8]基于多簇泛洪的无线自组织网络路由协议的研究与实现[D]. 刘进.西安电子科技大学 2014
[9]基于DV-Hop的无线传感器网络定位算法研究[D]. 蒋馥珍.太原理工大学 2014
[10]无线传感器网络感知节点内存管理策略研究[D]. 乔甜甜.南京邮电大学 2014
本文编号：3465830
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