基于无线传感器网络的实验室设备运行状态监测系统

发布时间：2017-06-22 00:05

  本文关键词：基于无线传感器网络的实验室设备运行状态监测系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着高等教育改革的不断深化,国家对高校实验室建设的财政支出持续加大,实验室和实验设备数量越来越多。怎样对这些实验设备进行规范化、科学化和信息化的监测与管理也就变得十分重要。本文根据现有实验室设备的具体情况,设计并实现了一套基于无线传感器网络的实验室设备运行状态监测系统,实现了管理人员对实验室设备运行状态的远程实时监测。整个监测系统通过构建ZigBee网络的星形拓扑结构实现了无线传感器网络的组建。系统由传感器节点、汇聚节点和管理节点组成。其中传感器节点部署在监测区域,以CC2530作为控制芯片,采用电流互感器和峰值检测电路获取流经实验室设备的电流峰值,通过电流峰值与阈值进行比较,判断出实验室设备的运行状态,并与当前时间连同设备信息通过ZigBee无线网络发送至汇聚节点;汇聚节点由ZigBee模块和嵌入式开发板组成,其中ZigBee模块用来汇集传感器节点发送来的数据,并将数据通过串口发送给嵌入式开发板,嵌入式开发板接收到数据后,采用TCP协议将数据通过校园网上传至管理节点,实现无线传感器网络和以太网的连接;管理节点由服务器模块和监测平台组成,其中服务器端程序采用Java语言编写,用来接收并保存来自汇聚节点的数据,监测平台采用Java Web技术开发了实验室设备运行状态监测系统,利用JDBC技术从服务器模块的数据库中获取设备的运行状态,实现了实验室管理人员对实验室设备运行状态的远程监测。本文首先对系统进行了需求分析,并根据分析结果提出了一个基于无线传感器网络的实验室设备运行状态监测系统的设计方案,然后对系统的硬件部分进行了设计与实现,并在此基础上完成了系统的软件开发。通过软硬件的结合,实现了设备运行状态的远程监测,有效地提高实验室设备的管理水平。经过联机测试,系统运行正常,实现了预先设计的功能,具有较高的应用价值。
【关键词】：设备监测 无线传感器网络 ZigBee CC2530 Java Web
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 本文的主要研究内容和结构12-15
• 1.3.1 主要研究内容12-14
• 1.3.2 论文结构安排14-15
• 第二章 系统总体设计方案15-22
• 2.1 系统设计需求分析15-16
• 2.2 无线网络的选择16-19
• 2.3 系统总体设计方案19-20
• 2.4 子节点详解20-22
• 2.4.1 传感器节点20
• 2.4.2 汇聚节点20-21
• 2.4.3 管理节点21-22
• 第三章 节点硬件的设计与实现22-33
• 3.1 传感器节点硬件的设计与实现22-29
• 3.1.1 节点硬件组成22-23
• 3.1.2 主芯片选型23-24
• 3.1.3 电流互感器24-25
• 3.1.4 峰值检测电路设计25-26
• 3.1.5 时钟电路设计26-27
• 3.1.6 显示电路设计27
• 3.1.7 电源电路设计27-29
• 3.2 汇聚节点硬件的设计与实现29-33
• 3.2.1 节点硬件组成29-30
• 3.2.2 嵌入式系统硬件开发平台30-31
• 3.2.3 微控制器芯片S3C641031
• 3.2.4 DM9000AE网络芯片31-33
• 第四章 系统软件的设计与实现33-57
• 4.1 ZigBee无线网络的建立33-37
• 4.2 传感器节点软件的设计与实现37-42
• 4.2.1 IAR集成开发环境简介37-39
• 4.2.2 软件设计总体框架39-40
• 4.2.3 数据的采集与发送40-42
• 4.3 汇聚节点软件的设计与实现42-48
• 4.3.1 软件设计总体框架43
• 4.3.2 交叉编译环境简介43
• 4.3.3 数据的接收43-44
• 4.3.4 嵌入式Linux下协议转换的设计与实现44-48
• 4.4 管理节点的设计与实现48-55
• 4.4.1 Eclipse开发环境简介48
• 4.4.2 Java Web开发关键技术48-49
• 4.4.3 服务器端的设计与实现49-50
• 4.4.4 监测平台的总体结构50-51
• 4.4.5 监测平台的工作流程51-52
• 4.4.6 监控平台的功能及界面52-54
• 4.4.7 数据库的设计与实现54-55
• 4.5 通信协议的设计与实现55-57
• 第五章 系统测试57-67
• 5.1 ZigBee程序下载57-58
• 5.2 ZigBee组网测试58
• 5.3 数据采集与发送测试58-62
• 5.4 嵌入式网关测试62-64
• 5.5 服务器测试64-65
• 5.6 监测平台测试65-67
• 总结与展望67-69
• 总结67
• 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 黄双华;赵志宏;郭志;谭浩;;Zigbee无线传感器网络路由研究与实现[J];电子测量技术;2007年02期

2 万长建;;高校大型仪器设备开放共享机制的建立与措施[J];实验技术与管理;2008年07期

3 钱建波;杨安康;谢娜;熊宏齐;;物理实验室中远程电源监控系统的设计与开发[J];实验室研究与探索;2008年01期

4 傅民仓;冯立杰;李文波;;短距离无线网络通信技术及其应用[J];现代电子技术;2006年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张永梅;MySQL数据库技术在公民健康信息管理系统中的应用[D];西安电子科技大学;2010年

2 许一萍;Zigbee技术在无线传感器网络中的应用研究[D];复旦大学;2008年

  本文关键词：基于无线传感器网络的实验室设备运行状态监测系统，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：470229