基于ZigBee/RS-485双模式通信的环境监控系统的研究
发布时间：2020-12-18 05:25
库房管理对室内环境有着较高要求,尤其是档案库房等由于其保存内容的特殊性,对温湿度等多种环境参数非常敏感,需要为之提供稳定、适宜的保存环境。过去要对库房多项环境参数进行查看时,往往需要人工检测,这种检测方式人力成本高昂,且显然不具备持续性。后来,市面上逐渐出现了各种基于不同组网技术的库房环境监控系统,无线组网技术由于组网灵活、无需布线等特点,成为构建网络的首选方案,而有线组网技术具有稳定性好、性价比高、开发难度低等优势,也有相当多的适用场景。在此背景下,本文提出了一种同时支持无线、有线两种通信模式,可以根据工作环境自主选择的环境监控系统。首先,本文对库房环境监控的发展现状以及存在的不足进行了调研,根据库房环境监控的需求制定了项目方案。其次,对组网技术进行调研,选择ZigBee技术作为无线通信方式,RS-485总线作为有线通信方式,主要对ZigBee技术进行学习和研究,并对其技术细节进行整理和概述。基于ZigBee技术和RS-485总线制定了通信方案,实现便捷切换无线和有线两种通信模式。以CC2530芯片为核心,结合TI公司推出的Z-Stack协议栈,完成了 ZigBee通信模块的软硬件设...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＺｉｇＢｅｅ联盟标志??ＺｉｇＢｅｅ联盟制定的ＺｉｇＢｅｅ标准包括４层：物理层、媒体访问控制（Ｍｅｄｉａ?Ａｃｃｅｓｓ??
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，简称ＯＳＩ）协议模型的基础上，结合无线网络的特点，采用分层设??计思想，即不同的逻辑层负责不同的功能。ＺｉｇＢｅｅ协议体系结构主要分为４层：物??理层、ＭＡＣ层、网络层和应用层。ＺｉｇＢｅｅ协议体系结构分层示意图如图２．２所示。??物理层和ＭＡＣ层由ＩＥＥＥ?８０２．１５．４标准定义，网络层和应用层由ＺｉｇＢｅｅ联盟??定义，其中各层主要功能阐述如下：??＞物理层：定义物理无线信道和ＭＡＣ子层之间的接口、激活和休眠ＺｉｇＢｅｅ??节点、选择ＺｉｇＢｅｅ信道频率、传输和接收信道数据、接收链路服务质量的??指示信息、检测当前信道的能量。主要任务是建立发送端和接收端的物理??６??
星型网络由一个ＺｉｇＢｅｅ协调器和两个或两个以上的终端节点设备组成，所有??设备的通信必须经过协调器完成，终端节点向另外一个终端节点发送的数据必须经??过协调器的转发。星型网络的拓扑结构如图２．３所示。??肩ｌ??／?＼??〇’?Ｊ?ｂ??？协调器？终端节点??图２．３星型拓扑结构??树型拓扑结构相比于星型拓扑结构多了路由器节点，除了相邻节点可以直接通??信外，其他都只能通过树状路由来实现数据传输［１＇若想实现低功耗的树状网络拓??扑结构，可以采取周期性操作路由。树型拓扑结构如图２．４所示。??？?ｍ??６?６?ｄ?ｂ??籲协调器或路由器〇终端节点??图２．４树型拓扑结构??网状网络拓扑结构通常由协调器、路由器和终端节点３种网络节点组成，其中??路由器通常为多个，且任何两个具有路由功能的节点之间都可以通信，实现数据的??网状路由，极大地减小了消息延时。协调器在建立网络之后和路由器差别不大，协??调器一旦失去工作能力，网络中的路由器将竞争协调器的角色，负责允许新节点加??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Modbus通信协议在超声波水表中的设计与实现[J]. 张露露,姚骏. 工业控制计算机. 2017(08)
[2]基于RS-485总线的电磁阀控制系统研究[J]. 庄苗. 机电信息. 2017(18)
[3]基于以太网的智能库房监控系统上位机设计[J]. 高雪莲,张国平,林光源,蔡盼盼,陈志文. 电气自动化. 2017(01)
[4]多模式输出智能实时多点环境监测器的设计[J]. 蔡盼盼,张国平,高雪莲,林光源,陈志文. 电子测量技术. 2016(12)
[5]指纹曲线数值拟合方法的对比和优选[J]. 李青,张文杰,陈菁. 现代电子技术. 2015(24)
[6]基于μC/OS-Ⅲ的FreeModbus通信协议的实现[J]. 王贯兵,陈洁,李新伟,张欣,王高扬. 工业控制计算机. 2015(11)
[7]基于STM32单片机的库房安全远程控制系统[J]. 杨卫东,邓冠群,张国平,徐洪波,葛镜. 电子测量技术. 2015(08)
[8]FreeModbus RTU在串行链路上的研究与实现[J]. 张晓,姜培刚. 工业控制计算机. 2015(05)
[9]基于软件载波技术学习型遥控器的实现[J]. 孙田星. 电气开关. 2015(01)
[10]物联网技术在智慧档案馆建设中的应用研究[J]. 田雷. 档案学通讯. 2015(01)
硕士论文
[1]基于Cortex-M3的库房安全监控系统的设计与实现[D]. 蔡盼盼.华中师范大学 2017
[2]基于STM32智能家居的无线网关设计与实现[D]. 刘振.浙江理工大学 2017
[3]基于分簇策略的ZigBee网络路由能量优化方法研究[D]. 李清木.浙江理工大学 2017
[4]基于MS2610的臭氧浓度检测系统设计[D]. 兰延文.海南大学 2016
[5]基于ZigBee技术的MES应用研究[D]. 孙仲明.天津理工大学 2016
[6]基于ZigBee的档案库房环境监控系统研究与实现[D]. 高康.青岛大学 2014
[7]基于Zigbee的多跳无线传感网络路由策略的研究[D]. 李玉顺.南京邮电大学 2013
[8]广西区档案馆库房温湿度监控系统的设计与实现[D]. 吴勇.北京邮电大学 2012
[9]基于ZigBee的无线组网技术研究[D]. 孙彩云.中北大学 2011
[10]基于ZigBee技术的嵌入式监控系统设计与实现[D]. 马骏.电子科技大学 2009
本文编号：2923437
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＺｉｇＢｅｅ联盟标志??ＺｉｇＢｅｅ联盟制定的ＺｉｇＢｅｅ标准包括４层：物理层、媒体访问控制（Ｍｅｄｉａ?Ａｃｃｅｓｓ??
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，简称ＯＳＩ）协议模型的基础上，结合无线网络的特点，采用分层设??计思想，即不同的逻辑层负责不同的功能。ＺｉｇＢｅｅ协议体系结构主要分为４层：物??理层、ＭＡＣ层、网络层和应用层。ＺｉｇＢｅｅ协议体系结构分层示意图如图２．２所示。??物理层和ＭＡＣ层由ＩＥＥＥ?８０２．１５．４标准定义，网络层和应用层由ＺｉｇＢｅｅ联盟??定义，其中各层主要功能阐述如下：??＞物理层：定义物理无线信道和ＭＡＣ子层之间的接口、激活和休眠ＺｉｇＢｅｅ??节点、选择ＺｉｇＢｅｅ信道频率、传输和接收信道数据、接收链路服务质量的??指示信息、检测当前信道的能量。主要任务是建立发送端和接收端的物理??６??
星型网络由一个ＺｉｇＢｅｅ协调器和两个或两个以上的终端节点设备组成，所有??设备的通信必须经过协调器完成，终端节点向另外一个终端节点发送的数据必须经??过协调器的转发。星型网络的拓扑结构如图２．３所示。??肩ｌ??／?＼??〇’?Ｊ?ｂ??？协调器？终端节点??图２．３星型拓扑结构??树型拓扑结构相比于星型拓扑结构多了路由器节点，除了相邻节点可以直接通??信外，其他都只能通过树状路由来实现数据传输［１＇若想实现低功耗的树状网络拓??扑结构，可以采取周期性操作路由。树型拓扑结构如图２．４所示。??？?ｍ??６?６?ｄ?ｂ??籲协调器或路由器〇终端节点??图２．４树型拓扑结构??网状网络拓扑结构通常由协调器、路由器和终端节点３种网络节点组成，其中??路由器通常为多个，且任何两个具有路由功能的节点之间都可以通信，实现数据的??网状路由，极大地减小了消息延时。协调器在建立网络之后和路由器差别不大，协??调器一旦失去工作能力，网络中的路由器将竞争协调器的角色，负责允许新节点加??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Modbus通信协议在超声波水表中的设计与实现[J]. 张露露,姚骏. 工业控制计算机. 2017(08)
[2]基于RS-485总线的电磁阀控制系统研究[J]. 庄苗. 机电信息. 2017(18)
[3]基于以太网的智能库房监控系统上位机设计[J]. 高雪莲,张国平,林光源,蔡盼盼,陈志文. 电气自动化. 2017(01)
[4]多模式输出智能实时多点环境监测器的设计[J]. 蔡盼盼,张国平,高雪莲,林光源,陈志文. 电子测量技术. 2016(12)
[5]指纹曲线数值拟合方法的对比和优选[J]. 李青,张文杰,陈菁. 现代电子技术. 2015(24)
[6]基于μC/OS-Ⅲ的FreeModbus通信协议的实现[J]. 王贯兵,陈洁,李新伟,张欣,王高扬. 工业控制计算机. 2015(11)
[7]基于STM32单片机的库房安全远程控制系统[J]. 杨卫东,邓冠群,张国平,徐洪波,葛镜. 电子测量技术. 2015(08)
[8]FreeModbus RTU在串行链路上的研究与实现[J]. 张晓,姜培刚. 工业控制计算机. 2015(05)
[9]基于软件载波技术学习型遥控器的实现[J]. 孙田星. 电气开关. 2015(01)
[10]物联网技术在智慧档案馆建设中的应用研究[J]. 田雷. 档案学通讯. 2015(01)
硕士论文
[1]基于Cortex-M3的库房安全监控系统的设计与实现[D]. 蔡盼盼.华中师范大学 2017
[2]基于STM32智能家居的无线网关设计与实现[D]. 刘振.浙江理工大学 2017
[3]基于分簇策略的ZigBee网络路由能量优化方法研究[D]. 李清木.浙江理工大学 2017
[4]基于MS2610的臭氧浓度检测系统设计[D]. 兰延文.海南大学 2016
[5]基于ZigBee技术的MES应用研究[D]. 孙仲明.天津理工大学 2016
[6]基于ZigBee的档案库房环境监控系统研究与实现[D]. 高康.青岛大学 2014
[7]基于Zigbee的多跳无线传感网络路由策略的研究[D]. 李玉顺.南京邮电大学 2013
[8]广西区档案馆库房温湿度监控系统的设计与实现[D]. 吴勇.北京邮电大学 2012
[9]基于ZigBee的无线组网技术研究[D]. 孙彩云.中北大学 2011
[10]基于ZigBee技术的嵌入式监控系统设计与实现[D]. 马骏.电子科技大学 2009
本文编号：2923437
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