基于物联网的无线组网技术研究

发布时间：2017-05-02 03:08

  本文关键词：基于物联网的无线组网技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：建筑工控物联网领域,由于设备庞大、工作环境复杂,对安全监控的自动化、智能化的要求越来越高。本文从工业建筑塔吊的通信需求出发,采用分布式系统设计思想,建立一个自治的子网/子系统;使得塔机与塔机之间在无基站的情况下,利用Zigbee无线通信方式,使相关节点有效成簇,形成网络环扣,无线自组网。这避免了无关节点的无效通信,同时避免人工配置数据的麻烦,在此基础上使得同一个簇内塔机间的数据高效交流,不同簇间的数据便捷传输,对塔机的管理更加智能化。同时,为其后的塔机间防碰撞算法的智能化应用做准备。理论上,本文深入分析了基于工业建筑塔吊的现有监控终端的功能,提出了自组网的需求,通过研究无线传感器应用背景下的组网策略和方案,获知如何针对特定应用背景制定贴合需求的组网策略方案的思路。在此基础上,探究了加入成簇算法的必要性,并且结合塔吊终端的需求和全局规划思维提出了基于塔吊安全监控终端的成簇算法、自组网算法和策略,分解出了四个核心流程图:塔机节点开机后成簇前流程、成簇流程、新塔机节点加入流程以及塔机节点死亡流程。同时制定了自组网算法的通信协议,设计了若干通信协议帧,在不同的自组网过程中传递响应的数据完成数据通信,整个子网系统具备自适应性。从工程角度,自组网终端软件在Visual Studio 2012平台使用C#语言开发,采用Microsoft Access数据库,基于三层体系结构,应用了装饰者模式,观察者模式,单例模式等设计模式和事件与委托机制。实现了对Zigbee底层模块的配置功能、对周边节点的识别功能、周边节点拓扑结构显示功能、控制台日志显示功能以及模拟节点测试和数据分析功能。实现了自组网算法实时运作功能,并具备预期的自适应性。针对自组网算法中的四个核心流程和一些应用场景设计了测试方案、流程,并进行了测试。通过这些测试,对自组网算法中的几个重要参数设置的不同对组网结果的影响做了数据分析,最后提出本课题的研究展望。
【关键词】：物联网 塔吊 自组网 成簇算法 组网策略
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 物联网概述11-17
• 1.1.1 物联网的蓬勃发展11-12
• 1.1.2 物联网相关概念和技术12-14
• 1.1.3 物联网与无线传感器网络14-16
• 1.1.4 物联网的未来发展趋势16-17
• 1.2 选题背景及研究意义17-20
• 1.2.1 选题应用背景17-18
• 1.2.2 塔吊安全监控终端系统结构18-20
• 1.2.3 塔吊安全监控终端存在的问题20
• 1.3 无线自组网技术国内外研究现状20-22
• 1.3.1 无线自组网的产生和定义20-21
• 1.3.2 无线自组网的研究热点21-22
• 1.4 论文主要内容及章节安排22-23
• 第二章 无线组网方式分析和自组网需求分析23-40
• 2.1 塔吊终端监控系统功能分析23-24
• 2.2 无线连接技术Zigbee介绍24-27
• 2.2.1 Zigbee协议介绍24-26
• 2.2.2 Zigbee无线模块介绍26-27
• 2.3 无线传感器网络路由协议算法27-30
• 2.3.1 路由协议分类27-28
• 2.3.2 路由协议设计影响因素28-30
• 2.4 自组网需求深入分析30-32
• 2.5 分簇算法32-37
• 2.5.1 对分簇算法加入自组网算法必要性的讨论32-34
• 2.5.2 由LEACH算法讨论成簇过程34-35
• 2.5.3 簇头产生算法35-36
• 2.5.4 簇形成算法36
• 2.5.5 簇的数据传输36-37
• 2.6 组网策略分析37-38
• 2.7 重难点和技术功能指标38
• 2.8 本章小结38-40
• 第三章 自组网算法方案策略研究40-68
• 3.1 基于塔吊特定应用背景下的分析40-44
• 3.1.1 节点实质40-41
• 3.1.2 流程设计过程中的逻辑和思维41-43
• 3.1.3 通信协议制定43-44
• 3.2 网络通信机制44-46
• 3.2.1 网络证实机制、重发机制44-46
• 3.2.2 丢包处理机制46
• 3.3 组网策略和组网过程设计46-60
• 3.3.1 节点开机后成簇前46-53
• 3.3.2 成簇过程53-56
• 3.3.3 成簇后新节点加入56-58
• 3.3.4 成簇后节点死亡58-60
• 3.4 组网方案帧类型定义60-61
• 3.5 基于一种复杂的塔吊拓扑分布的结果分析61-66
• 3.5.1 非相干情况61-64
• 3.5.2 相干情况64-66
• 3.6 本章小结66-68
• 第四章 软件平台搭建和软件设计68-86
• 4.1 软件开发难点68
• 4.2 软件总体框架设计68-69
• 4.3 数据库设计69-70
• 4.4 软件模块70-77
• 4.4.1 主界面功能70-71
• 4.4.2 模拟节点数据测试和分析功能71-74
• 4.4.3 无线传输配置功能74-75
• 4.4.4 节点拓扑图功能75
• 4.4.5 控制台日志显示功能75-77
• 4.5 软件开发过程设计模式的应用77-78
• 4.6 自组网算法软件通信协议实现78-80
• 4.6.1 软件全局变量设置78-79
• 4.6.2 通信协议数据打包和数据解析过程79-80
• 4.7 自组网实现过程中设计巧妙的算法80-84
• 4.7.1 随机生成15位IMEI号和2位ID号80-81
• 4.7.2 最优簇头选择算法流程81-83
• 4.7.3 新节点加入时的算法83-84
• 4.8 本章小结84-86
• 第五章 算法功能测试86-101
• 5.1 测试方案制定86
• 5.2 自组网功能流程测试86-94
• 5.2.1 开机到成簇测试86-89
• 5.2.2 新节点加入测试89-91
• 5.2.3 节点死亡测试91-94
• 5.3 应用场景测试94-98
• 5.3.1 参数大小设置对结果的影响测试94-96
• 5.3.2 相干情况的加入对结果的影响的测试96-98
• 5.4 测试结果分析98-99
• 5.5 本章小结99-101
• 第六章 总结与展望101-103
• 6.1 主要工作和结论101-102
• 6.2 研究展望102-103
• 致谢103-104
• 参考文献104-109
• 附录109-114
• 1. 帧类型定义109-112
• 2. 顺舟SZ05-ADV无线组网模块配置参数说明112-113
• 3. 路由协议算法英文缩略语列表113-114

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王方伟;张运凯;丁振国;马建峰;;无线自组网的拓扑控制策略研究进展[J];计算机科学;2007年10期

2 朱洪波;杨龙祥;朱琦;;物联网技术进展与应用[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2011年01期

  本文关键词：基于物联网的无线组网技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：340164