基于物联网的实验室数字管理系统设计与实现

发布时间：2017-05-21 07:50

  本文关键词：基于物联网的实验室数字管理系统设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家对高校实验室建设投入的增加,实验室以及实验设备的数量与日俱增,实验室管理工作的复杂程度越来越高。因此,实现实验室管理工作的科学化、规范化和信息化也就变得越来越迫切。已有的实验室管理系统多数已不能满足新形势下的管理需求,所以本文设计并开发了一套基于物联网技术的实验室数字管理系统,不仅具有实验室管理的各项基本功能,还实现了对实验室设备运行状态数据的远程实时获取与管理。本论文的创新性工作如下:首先在对实验室数字管理系统进行总体需求分析的基础上,确定实验室数字管理系统的实现目标,从而提出了基于物联网三层体系的总体设计方案。然后,在对相关无线通信方式进行分析和比较的基础上,选择ZigBee技术作为本实验室数字管理系统的底层网络通信方式,提出了一种基于Z-Stack协议栈的全新的ZigBee节能算法,然后基于此算法搭建了系统的网络层并进行了验证。最后,针对以上提出的方法和方案,设计完成了系统各层和各个模块的软硬件实现方案,并用软件和硬件实现了本论文的实验室数字管理系统。紧接着对根据上述方案设计的实验室数字管理系统进行了分块和整体的测试。测试结果表明,所设计的实验室数字管理系统实现了设计要求,达到了方案设计的各项指标。
【关键词】：物联网 实验室管理系统 ZigBee协议 嵌入式技术
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 课题背景及基本情况分析8-9
• 1.2 国内外实验室管理系统研究现状9-12
• 1.2.1 实验室管理系统基本概念9
• 1.2.2 实验室管理系统发展现状9-10
• 1.2.3 实验室管理系统发展趋势10-12
• 1.3 物联网发展现状概述12-17
• 1.3.1 物联网的概念12
• 1.3.2 物联网技术架构12-14
• 1.3.3 国内外物联网发展现状14-15
• 1.3.4 物联网应用前景15-17
• 1.4 课题的研究内容17-18
• 1.5 本章小结18-20
• 第2章 实验室数字管理系统总体方案设计20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 系统需求分析20-21
• 2.3 系统整体方案设计21-26
• 2.3.1 感知层总体设计22
• 2.3.2 网络层总体设计22-25
• 2.3.3 应用层总体设计25-26
• 2.4 系统可行性分析26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 感知层模块设计28-46
• 3.1 引言28-29
• 3.2 智能电源硬件设计29-36
• 3.2.1 微控制器29-31
• 3.2.2 ZigBee模块31
• 3.2.3 电流和电压采样电路31-34
• 3.2.4 其它外设电路34-36
• 3.3 智能电源软件设计36-42
• 3.3.1 操作系统移植过程37-39
• 3.3.2 控制软件设计39-42
• 3.4 智能电源调试42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 改进型ZigBee协议的研究实现46-68
• 4.1 引言46
• 4.2 ZigBee协议改进研究46-49
• 4.2.1 ZigBee协议简介46-47
• 4.2.2 ZigBee拓扑结构定型47-49
• 4.3 基于Z-Stack协议栈的改进型ZigBee协议设计49-56
• 4.3.1 Z-Stack协议栈简介49-53
• 4.3.2 ZigBee节能算法研究设计53-54
• 4.3.3 基于改进型ZigBee协议的星形网络构建54-56
• 4.4 网关模块设计实现56-63
• 4.4.1 网关硬件设计实现57
• 4.4.2 网络协议在网关上的移植57-63
• 4.5 改进型ZigBee协议功能测试验证63-66
• 4.6 小结66-68
• 第5章 实验室综合管理软件设计实现68-84
• 5.1 引言68
• 5.2 系统相关理论及关键技术68-72
• 5.2.1 SOA简介68
• 5.2.2 J2EE技术68-69
• 5.2.3 MVC设计模式69-70
• 5.2.4 SSH（Spring+Struts+Hibernate）简介70-72
• 5.3 数据库设计实现72-73
• 5.4 实验室综合管理软件功能设计73-77
• 5.5 实验室综合管理软件测试验证77-82
• 5.6 本章小结82-84
• 总结和展望84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文90-92
• 致谢92

【共引文献】

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本文编号：382964