野外WSN监测系统节点管理及透明传输设计实现

发布时间：2017-06-02 01:19

  本文关键词：野外WSN监测系统节点管理及透明传输设计实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：冻土是一种对温度非常敏感并且性质很不稳定的土体,对于冻土区的铁路,公路病害相当严重,为了获取冻土相关特性的信息,都需要对其进行实时监测。本论文以青藏高原冻土温湿度远程采集监测的项目为背景,该项目采用基于ZigBee技术的WSN (wireless sensor network无线传感器网络)分布式测控系统,采用传感器、ZigBee、串口蓝牙、Android网关等模块,以及节点低功耗技术和任务调度技术、蓝牙串口技术等,构建的分布式无线传感器网络与互联网的连接,实现无线数据传输与对目标区域状况的远程监测。本论文主要介绍了数据从传感器节点到协调器节点透明传输的过程,现有的透传设备大多建立在点对点的传输上,而无法建立在一点对多点的传输中。本论文所研究的系统可以根据我们的需要实现由分中心到任何一个前端节点建立透明传输,从而可以有多台数采仪加入。现有的透传方式无链路层纠错功能,可能会出现一部分发送帧丢失的情况,本论文所研究的方法能够在ZigBee底层对透传帧做专门的应答,从而避免数据包的丢失。该系统中的各个节点是以低功耗的CC2530为主控芯片的ZigBee模块,节点之间的通信主要是采用TI公司的半开源协议栈Z-Stack作为主要透传通信协议,该协议就是基于IEEE的802.15.4的ZigBee网络通信协议。此外,还通过采用休眠唤醒的方式来实现终端节点的低功耗,通过网络拓扑信息来进行系统节点的管理。通过测试表明,本论文设计的透明传输系统可以将数采仪采集到的数据透明传输到PC机上,并且准确率很高。
【关键词】：Z-Stack协议栈 ZigBee网络 透明传输 节点管理
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U418;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题的研究背景9
• 1.2 无线传感器网络综述9-12
• 1.2.1 无线传感器网络的简要介绍10
• 1.2.2 无线传感器网络的发展过程10
• 1.2.3 无线传感器网络的特点10-12
• 1.2.4 无线传感器网络的使用现状12
• 1.3 ZigBee的介绍12-14
• 1.3.1 ZigBee的特点13-14
• 1.3.2 ZigBee无线网络通信信道分析14
• 1.4 透明传输和节点管理在野外WSN监测系统中的研究意义14-15
• 1.5 国内外研究现状15-16
• 1.5.1 国外相关领域研究成果综述15
• 1.5.2 国内发展概况15-16
• 1.6 论文的主要研究内容和组织结构16-17
• 1.6.1 主要研究内容16
• 1.6.2 论文组织结构16-17
• 1.7 本章小结17-18
• 2 野外WSN监测系统的总体设计18-28
• 2.1 星云测控系统的简介18-20
• 2.2 系统设计介绍20-21
• 2.2.1 节点的功能20-21
• 2.2.2 网关的设计21
• 2.3 野外WSN监测系统的整体结构设计21-23
• 2.3.1 野外WSN监测系统的方案21-23
• 2.3.2 系统应达到的主要指标23
• 2.4 硬件设备选型23-25
• 2.4.1 ZigBee芯片比较及分析23-24
• 2.4.2 CC2530介绍24-25
• 2.5 Z-Stack协议栈25-27
• 2.5.1 协议栈简介25-26
• 2.5.2 协议栈各层文件意义26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 野外WSN监测系统的节点管理28-37
• 3.1 节点低功耗管理及定时唤醒功能28-31
• 3.1.1 低功耗的意义28
• 3.1.2 系统低功耗的设计28-31
• 3.2 系统的节点管理31-36
• 3.2.1 网络拓扑结构的介绍31-33
• 3.2.2 如何分配网络地址33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 野外WSN监测系统的透明传输37-47
• 4.1 串口透传的设计37-38
• 4.2 串口透传的主要功能38-44
• 4.3 串口透传的主要程序44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 野外WSN监测系统节点的硬件设计47-53
• 5.1 野外节点电池充电设计47-48
• 5.2 节点的电源电路设计48-49
• 5.3 协调器节点硬件设计49-51
• 5.4 终端节点硬件设计51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 6 野外WSN监测系统的实验及验证53-64
• 6.1 开发环境介绍53-56
• 6.1.1 IAR的使用介绍53-56
• 6.1.2 辅助工具串口调试助手介绍56
• 6.2 终端休眠实验验证56-57
• 6.3 系统节点管理的实验及验证57-59
• 6.4 数据透明传输的实验及验证59-61
• 6.5 ZigBee数据包捕获实验61-63
• 6.6 本章小结63-64
• 7 结论与展望64-66
• 7.1 主要工作总结64
• 7.2 论文后期的工作64-66
• 附录66-69
• 参考文献69-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 致谢72-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 吕俊霞;徐珂;;基于IEEE802.15.4的ZigBee无线传感器网络节点的设计与实现[J];承德石油高等专科学校学报;2011年02期

2 黄银涛;童玲;田雨;;基于CC2531的无线传感器网络节点硬件设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年11期

3 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 曹鑫;无线传感器网络节点定位在STM32W上的实现[D];西安工业大学;2013年

  本文关键词：野外WSN监测系统节点管理及透明传输设计实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：413936