基于WSN野外分布式监测系统通信协议设计

发布时间：2017-04-05 10:02

  本文关键词：基于WSN野外分布式监测系统通信协议设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：获取野外环境基础数据是寒区旱区相关研究工作的基础,长期以来主要依靠人工监测手段。为了获取冻土相关特性的信息,需要对其进行实时检测监控。冻土的实时监控能够使冻土研究人员实时获知冻土的特性参数的变化,为进一步的冻土研究提供数据支持。针对监测区域监测点较多,实际布线困难和布线成本较高等问题,设计实现了一套基于WSN野外分布式监测系统。本论文将针对WSN野外分布式监测系统的通信协议进行设计。从系统的实际要求出发,介绍了WSN分布式监测系统的结构及需要完成的基本功能,重点分析了分布式系统的通信特点,以及各部分之间的通信需求,而如何能够完成系统中大量数据信息可靠而高效的传输,将是本文研究核心。本文的系统通信协议将使用ASCII方式进行编码,以主从的方式进行通信,根据系统通信功能的需求分析设计了有关命令,以及各命令相关的应答。WSN野外分布式监测系统包括无线传感器网络、Android网关和监测中心服务器,其中无线传感器网络又包括汇聚节点、路由节点、终端节点,无线传感器网络将负责数据采集功能,同时所有节点将以较低的功耗完成长期野外监测任务；Android网关作为分布式监测系统的监测分中心,在系统网络通信中担任桥梁作用,将通过串口蓝牙模块与传感器网络进行数据传输,数据以XML格式进行存储,同时使用3G网络将数据通过FTP上报到监测中心,主要负责时钟同步、任务调度、节点管理、数据存储、数据上报等功能；监测中心完成数据的整理、存储、检索和分析等。完成通信协议设计后对其进行协议测试,根据测试内容完成一致性测试、性能测试和稳定性测试等相关测试,并对测试结果进行记录,将实际测试中出现的错误进行及时的修正。实际运行情况表明,所设计的协议与系统之间的符合程度较高,能够很好的完成系统的各项基本功能,保证了系统能够稳定、正常的工作。
【关键词】：环境监测 分布式 WSN 通信协议 协议测试
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-16
• 1.1.1 课题研究背景9-11
• 1.1.2 WSN相关技术11-15
• 1.1.3 课题研究意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.2.1 WSN的国内发展概况16
• 1.2.2 WSN的国外发展概况16-17
• 1.2.3 国内外在铁路路基监测技术方面的发展综述17
• 1.3 论文内容及结构安排17-18
• 1.3.1 论文内容17-18
• 1.3.2 结构安排18
• 1.4 文章小结18-19
• 2 WSN野外分布式监测系统通信分析19-33
• 2.1 WSN野外分布式监测系统简介19-21
• 2.1.1 分布式监测系统的框架19-20
• 2.1.2 WSN分布式监测系统的基本元素20-21
• 2.2 WSN网络通信需求分析21-27
• 2.2.1 Z-Stack协议的概述21-22
• 2.2.2 WSN通信的关键技术22-25
• 2.2.3 Z-Stack编译环境25-27
• 2.3 分中心网关通信需求分析27-29
• 2.4 XML文件上报到监测中心29-32
• 2.4.1 文件传输协议选择29-31
• 2.4.2 XML文件格式特点31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 通信协议的设计与实现33-48
• 3.1 协议设计的原则33-35
• 3.2 协议交互命令的需求分析35-39
• 3.2.1 WSN分布式监测通信协议规则35-37
• 3.2.2 WSN分布式监测系统整体通信需求37-39
• 3.3 系统传递信息的需求分析39-41
• 3.4 系统应用层通信协议设计41-47
• 3.4.1 通信帧格式定义42
• 3.4.2 命令响应及数据信息定义42-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 协议测试48-59
• 4.1 协议测试概括48
• 4.2 协议测试内容48-49
• 4.3 协议测试现场环境49-50
• 4.4 协议测试方式50-58
• 4.4.1 手动测试51-57
• 4.4.2 自动测试57-58
• 4.5 测试结论58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 总结与展望59-61
• 5.1 主要工作总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-65
• 致谢65-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 庾智兰;李智;;精确时钟同步协议最佳主时钟算法[J];电力自动化设备;2009年11期

2 李军;黄岚;王忠义;;基于Z-Stack协议栈的WSN能量管理策略[J];计算机工程;2011年07期

3 杨诚;聂章龙;;ZigBee网络层协议的分析与设计[J];计算机应用与软件;2009年12期

4 康冠林,王福豹,段渭军;无线传感器网络时间同步综述[J];计算机测量与控制;2005年10期

5 石明明;鲁周迅;;三种无线通信协议综述[J];通信技术;2011年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 雷光波;面向无线宽带的HTTP代理服务器软件的设计与实现[D];重庆大学;2004年

2 唐沙骊;基于Squid的Web服务缓存技术研究与实现[D];华中科技大学;2004年

3 关健;无线个人区域网ZigBee与WiFi的干扰分析[D];北京邮电大学;2009年

4 陈家润;基于无线传感器网络的数据采集系统[D];南京理工大学;2010年

5 李祥;基于Web的网络文件管理系统的研究与实现[D];兰州大学;2010年

6 洪雁兵;基于网络演算的簇树型WSN性能研究[D];中南大学;2012年

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本文编号：286882