基于ZigBee和GPRS的冷链监测系统的研制

发布时间：2017-05-06 19:05

  本文关键词：基于ZigBee和GPRS的冷链监测系统的研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代医疗中,血液及其制品是抢救患者生命的特殊药品。为了确保患者临床用血的安全性,就一定要严格储存和运输医用血液及其制品。因此,通过对血液冷链的实时监测,可以保证血液及其制品的质量安全可靠。本课题所研制的冷链监测系统对血液冷链的管理具有重要意义。本文通过对冷链监测系统的国内外研究现状进行对比和分析,提出了基于Zig Bee和GPRS的冷链监测系统方案。该系统主要由采集节点和主控节点构成。系统通过各个采集节点来获取被监测对象的温度等数据,并利用Zig Bee方式将数据都汇集到主控节点。主控节点将数据存储到本地的SD卡中以作备份,同时通过GPRS网络把收集到的温度等数据传递到远程监控中心。本文详细阐述了冷链监测系统的硬件实现过程。首先,对主要器件进行选型,Zig Bee芯片选用了TI公司的CC2530,主控节点的处理器芯片为ST公司的STM32F107RC。其次,详细描述了采集节点、主控节点和大功率路由节点的电路设计。监测系统的软件设计主要包括硬件底层驱动程序的设计和远程监控软件的设计。硬件驱动主要包括GPS定位、GPRS数据传输、USB、SD卡、以太网、串口和Zi Bee驱动等。远程监控软件利用Lab VIEW实现。监控软件用来接收并显示主控节点发来的温度和GPS定位等数据,为远程监控中心提供实时的冷链信息。在系统软硬件实现的基础上,本文对整个冷链监测系统进行调试与验证。首先,对系统的各个功能进行单独测试,包括Zig Bee传输性能测试、Zig Bee组网实验、以太网测试和通过U盘进行固件升级等实验。然后对温度的测量进行了误差分析与处理。最后,对整个系统进行联调和测试。结果表明,本文对冷链监测系统的研制实现了预期的需求和目标。
【关键词】：冷链监测 ZigBee GPRS STM32F107RC
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TN92;TN929.532
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题的背景及研究意义9-10
• 1.2 冷链监测系统的发展现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 无线通信技术13-19
• 1.3.1 短距离无线通信技术对比13-15
• 1.3.2 Zig Bee技术特点及协议分析15-18
• 1.3.3 远程数据无线传输方式GPRS18-19
• 1.4 本文研究内容及结构19-21
• 第2章 冷链无线监测系统的总体方案设计21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 功能需求分析21
• 2.3 系统总体方案21-26
• 2.3.1 系统总体结构的设计21-22
• 2.3.2 Zig Bee网络拓扑结构的选择22-24
• 2.3.3 GPRS组网方式的选择24-26
• 2.4 主要器件选型26-29
• 2.4.1 Zig Bee射频芯片26-27
• 2.4.2 主控节点处理器芯片27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 冷链无线监测系统的硬件设计30-47
• 3.1 引言30
• 3.2 采集节点设计30-37
• 3.2.1 升压电源模块设计30
• 3.2.2 温度传感器30-31
• 3.2.3 CC2530最小系统设计31-32
• 3.2.4 射频天线设计32-37
• 3.3 主控节点设计37-44
• 3.3.1 STM32F107RC的引脚分配37-39
• 3.3.2 电源模块设计39
• 3.3.3 SWJ调试接39-40
• 3.3.4 以太网接40-41
• 3.3.5 USB接41-42
• 3.3.6 SD卡接42
• 3.3.7 GPS模块42-43
• 3.3.8 GPRS模块43-44
• 3.3.9 Boot设置44
• 3.4 大功率路由节点设计44-46
• 3.5 电磁兼容性问题46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 冷链无线监测系统的软件设计47-66
• 4.1 软件需求与分析47
• 4.2 硬件底层驱动及软件设计47-61
• 4.2.1 Zig Bee软件设计47-50
• 4.2.2 GPS定位流程50-51
• 4.2.3 GPRS软件设计51-53
• 4.2.4 基于IAP的固件升级53-54
• 4.2.5 USB HOST54-57
• 4.2.6 以太网驱动设计57-59
• 4.2.7 串.驱动设计59
• 4.2.8 采集节点工作流程59-61
• 4.3 远程监控中心软件设计61-65
• 4.3.1 网络数据接收模块61-62
• 4.3.2 地图服务模块62-64
• 4.3.3 数据库模块64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 系统调试与实验66-81
• 5.1 系统实验构建66-67
• 5.2 Zig Bee传输性能测试67-71
• 5.2.1 Zig Bee传输距离的估算67-70
• 5.2.2 视距和非视距传播测试及性能分析70-71
• 5.3 Zig Bee组网实验71-73
• 5.3.1 协调器与终端节点组网实验72
• 5.3.2 协调器、路由器和终端节点组网实验72-73
• 5.3.3 路由功能测试实验73
• 5.4 IAP固件升级实验73-74
• 5.5 以太网测试74-75
• 5.5.1 以太网连通性测试74-75
• 5.5.2 以太网正确性测试75
• 5.6 功耗测试75-76
• 5.7 温度测量的误差分析与处理76-79
• 5.8 系统整体测试79-80
• 5.9 本章小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 杜向党;巩静静;赵喜锋;张宇;;基于GPRS和LabVIEW的山区水厂远程监控系统设计[J];测控技术;2012年02期

2 孙鹤林;吕元龙;田跃军;;基于GPRS与虚拟仪器的远程电能质量监测系统[J];继电器;2007年01期

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4 徐鑫;曹奇英;;基于LwIP协议栈的UDP协议分析与优化[J];计算机应用与软件;2011年03期

5 郭宏福;白丽娜;郭志华;;2.4GHz Zigbee数传模块传输距离的估算方法[J];西安电子科技大学学报;2009年04期

6 彭达明;简峻;余学飞;;血液冷链分布式无线多点温度监测系统设计[J];中国组织工程研究;2012年45期

  本文关键词：基于ZigBee和GPRS的冷链监测系统的研制，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：348956