基于Zigbee传感器网络的远程监测系统的研究与实现
本文关键词：基于Zigbee传感器网络的远程监测系统的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：近年来,随着物联网的迅速发展,无线传感器网络(WSNs)作为信息科学领域的一个新的发展方向得到国内外各界的关注。尤其是以Zigbee技术为支撑的WSNs由于其低成本、高效率、高可靠性等显著优势,被广泛应用于工业、农业、交通等诸多领域。其中,环境监测作为无线传感器网络的典型应用之一,随着人们生活水准的提高而成为业界研究的热点。本文研究Zigbee传感器网络,并将其与GPRS远程通信技术相结合,提出了一种用户手机远程操控的数据采集和传输系统设计方案。该系统能够检测指定区域内的温湿度、光照度、实时图像等环境数据,并带有人体红外监测报警功能,监测数据通过短信、彩信等方式传送到远程用户手机平台,可实现环境的远程监测。本文首先研究Zgibee传感器网络,包括Zigbee网络配置、地址分配、多跳路由协议,并对传统的路由选择协议作出一定改进,提出了一种基于最少剩余跳数的快速树路由选择协议,在一定程度上提高了传感器网络的数据采集和传输效率。系统主要分为数据采集节点和网关节点两大部分,数据采集节点实现环境数据的采集,网关节点则实现用户命令的获取和远程数据的传输。通过详尽的对比和分析,选择MG2455-F48作为Zigbee模块,TR-800为GPRS模块,分别选择SHT11为温湿度传感器、TSL2651为光照度传感器、D203S为红外感应器、OV7725为图像采集器、CX93510为图像编码器实现环境信息的采集。本文给出了详细的硬件设计图,用于搭建硬件平台,并基于KeilμVision4平台建立系统工程文件,针对系统各部分功能编写具体的软件驱动程序。最后,对系统进行了功能和性能测试,从有效性和可靠性等方面测试系统。
【关键词】：无线传感器网络 远程监测系统 Zigbee GPRS
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92;TP212.9
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 第一章 绪论8-12
- 1.1 研究背景与意义8-9
- 1.2 国内外研究现状9-10
- 1.3 本文研究主要工作及章节安排10-12
- 第二章 系统分析及整体方案设计12-22
- 2.1 通信协议的选择12-15
- 2.1.1 短距离传输协议12-14
- 2.1.2 远距离传输协议14-15
- 2.2 需求分析15-20
- 2.2.1 功能需求分析16-18
- 2.2.2 性能需求分析18-20
- 2.2.3 重点解决问题分析20
- 2.3 系统整体架构设计20-21
- 2.4 本章小结21-22
- 第三章 Zigbee网络的研究及路由算法的改进22-36
- 3.1 Zigbee网络结构及地址分配22-25
- 3.1.1 网络配置22-24
- 3.1.2 网络地址分配24-25
- 3.2 传统的Zigbee路由协议25-27
- 3.2.1 AODVjr路由协议25-26
- 3.2.2 树路由选择协议26-27
- 3.3 一种改进的快速树路由选择协议27-35
- 3.3.1 基于最少剩余跳数的快速树路由选择协议28-32
- 3.3.2 STR与ZTR、AODVjr协议性能比较32-35
- 3.4 本章小结35-36
- 第四章 系统硬件设计36-50
- 4.1 系统整体结构设计36-38
- 4.1.1 系统整体结构36-37
- 4.1.2 设计需考虑的因素37-38
- 4.2 Zigbee模块硬件设计38-43
- 4.2.1 Zigbee芯片选型38-39
- 4.2.2 Zigbee模块电路设计与制作39-43
- 4.3 GPRS模块硬件设计43-46
- 4.4 数据采集模块硬件设计46-49
- 4.4.1 温湿度采集模块46-47
- 4.4.2 光照度采集模块47-48
- 4.4.3 图像采集模块48
- 4.4.4 人体红外监测子模块48-49
- 4.5 模块组装49
- 4.6 本章小结49-50
- 第五章 系统软件设计及测试50-74
- 5.1 软件开发环境50-52
- 5.1.1 Keil μVision450
- 5.1.2 Radiopulse设备调试工具50-51
- 5.1.3 串口调试器51-52
- 5.2 接口技术及数据命令规范52-56
- 5.2.1 AT指令52-53
- 5.2.2 Xmodem协议53-54
- 5.2.3 命令及数据格式54-56
- 5.3 软件程序设计56-69
- 5.3.1 数据采集模块程序57-64
- 5.3.2 GPRS模块程序64-66
- 5.3.3 Zigbee模块程序66-69
- 5.4 软件及系统测试69-73
- 5.4.1 调试平台的建立69-70
- 5.4.2 系统测试70-73
- 5.5 本章小结73-74
- 第六章 总结与展望74-76
- 6.1 论文总结74
- 6.2 工作展望74-76
- 参考文献76-79
- 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文79-80
- 致谢80
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本文编号：310519
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