远距离通信无线传感网络硬件节点的设计与实现

发布时间：2016-08-08 04:08

  本文关键词：远距离通信无线传感网络硬件节点的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

《北京邮电大学》 2015年

远距离通信无线传感网络硬件节点的设计与实现

周锟  

【摘要】：随着无线传感技术的发展,其应用不断拓展,为一些环境恶劣的场合下物理信息采集、监控提供了一种可行的方案。现阶段,我国对野外油气管道检测仍然采用人工巡检的方式进行,该方式效率低下且浪费大量的人力和时间成本,设计一款采用无线传感技术的通信节点,实现全天候、自动化采集管道信息,为监控管道运行状况、保证油气的顺利输送具有重要的意义。 本文根据跟野外管道这一特殊的应用场合,分析该传感网络的特殊点：被监测管道长度一般在几十公里甚至更远,要求节点分布间距较大,节点间的通信距离在1km以上；监测区域一般为无人值守站点、甚至环境恶劣的沙漠、戈壁等场合,有线布线及电池更新维护工作不便开展,需要考虑使用自然资源实现节点的能量自供应；油气管道的布线总体上呈现为直线状态,通信网络的拓扑结构为总线型。 本文以自带无线收发功能的CC1110单片机为处理单元,设计射频放大电路提高功放以满足远距离通信的要求；使用太阳能为能量补给源,采用恒压法MPPT算法的芯片提高能量收集效率。 电路设计时借助EDA软件完成射频电路仿真、传输线阻抗计算、电路原理图设计、PCB板绘制,设计一款适应野外环境的通信节点。单个节点的输出的最大功率可达+33dBm,节点间覆盖范围可达2km,并使用6个节点模拟野外管道通信的测试时,网络的丢包率为0.2%。实验表明,节点的性能指标良好。 最后,根据设计和调试过程中的经验,总结全文工作,并对节点长期有效工作提出一些建议和解决方案。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李纪榕;李福进;吴艳微;尉志武;;基于无线传感网络的煤矿安全监测系统设计[J];传感技术学报;2011年09期

2 赵增华;石高涛;韩双立;舒炎泰;周文涛;陈建民;;基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统[J];电力系统自动化;2009年19期

3 南敬昌;梁立明;刘元安;;平衡功率放大器的设计与实现[J];电子技术应用;2010年01期

4 马宁;陈莉;;射频电路板抗干扰设计[J];中国电子商情(基础电子);2008年06期

5 林新霞;郭建辉;;传感器技术发展与前景展望[J];工业仪表与自动化装置;2011年02期

6 刘鹏宇;;基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰研究[J];工业控制计算机;2013年11期

7 魏朝晖;;数字滤波器的设计与实现的研究[J];机电产品开发与创新;2009年02期

8 陈爱萍;赵明;文斌;;一种L波段低噪声放大器的设计与仿真[J];计算机仿真;2011年06期

9 段德功;丁莹亮;;浅析DTMF技术中的单片机远程通信[J];信息通信;2012年04期

10 朱玉晓;钟顺时;许赛卿;张丽娜;;小型化平面螺旋天线及其宽频带巴伦的设计[J];上海大学学报(自然科学版);2008年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙大洋;无线传感器网络节能问题研究[D];吉林大学;2010年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宋子龙;魏永强;陈金干;王祥;;集线式水库大坝安全监测系统设计[J];传感技术学报;2012年01期

2 刘宗全;钱祖平;韩振平;;一种共形宽带圆极化螺旋天线的设计[J];电讯技术;2011年11期

3 鲍雪娜;强玉尊;周阳;张建成;;联网光伏电站可调度性研究[J];电力科学与工程;2012年02期

4 郭谋发;杨振中;杨耿杰;黄世远;;基于ZigBee Pro技术的配电线路无线网络化监控系统[J];电力自动化设备;2010年09期

5 李丽芬;朱永利;于永华;;基于长链树状无线传感器网络实现输电线路在线监测数据传输[J];电网技术;2011年06期

6 韩江洪;林飞;袁晓靖;魏振春;韩东;;线状WSN中基于概率分流的负载均衡路由协议[J];电信科学;2011年04期

7 张凯;吴菊英;黄渝鸿;梅军;;碳黑用量对硅橡胶压阻材料性能的影响[J];电子元件与材料;2012年02期

8 刘芹;王钢;董镝;李昭廷;郝艳捧;戴栋;李立浧;朱功辉;罗兵;;线路在线监测的自组织自愈无线传感器网络方案[J];高电压技术;2010年03期

9 李丽芬;于永华;朱永利;;输电线路在线监测的无线传感器网络抗干扰分析[J];高电压技术;2011年05期

10 陈建明;曹文思;邱道尹;;应用无线传感网络的分布式电力系统接地状态监测[J];高电压技术;2011年09期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 郑旋;王旭;王峰;;南屯煤矿灾变风流预警控制系统的设计与试验研究[A];山东煤炭学会第六次会员代表大会暨煤矿地热防治学术论坛论文集[C];2013年

2 Gang Wu;Chengdong Wu;Shichun Xu;;Application of Wireless Sensor Network in the Monitoring System of Boiler[A];第26届中国控制与决策会议论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 范伟;六自由度纳米工作台驱动控制方法及系统研究[D];合肥工业大学;2009年

2 赵清华;无线传感器节点能量管理系统的研究[D];太原理工大学;2010年

3 张海传;臭氧生产工艺过程智能测控系统的研究[D];大连理工大学;2010年

4 范新桥;基于多点电流测量的输电线路故障定位方法研究[D];华北电力大学;2012年

5 翟学明;输电线路绝缘子泄漏电流高精度检测与数据压缩技术的研究[D];华北电力大学;2012年

6 李明;计及电网运行风险的设备状态检修理论研究[D];山东大学;2012年

7 李丽芬;基于无线传感网络的输电线路状态监测数据传输的研究[D];华北电力大学;2013年

8 何杰;输变电设备物联网关键技术研究[D];湖南大学;2013年

9 李继安;面向水质监测的无线传感器网络能效优化与综合评估研究[D];华中科技大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 林飞;带状无线监测网络中的负载均衡及可靠性研究[D];合肥工业大学;2011年

2 王朝霞;ZigBee无线传感器网络节点硬件与组网协议设计[D];内蒙古大学;2011年

3 周丽芳;基于嵌入式系统的异步电机远程监控与现场故障诊断的研究[D];中南大学;2011年

4 吴全恩;基于ARM9和Linux的无线传感器网络汇聚节点的设计与实现[D];西南交通大学;2011年

5 张涛;工业安全防护用激光扫描仪的研究[D];天津大学;2010年

6 李腾飞;无线线状mesh网络路由协议可靠性研究[D];天津大学;2011年

7 谢晓伟;浅圆仓温度场分析及粮温监控研究[D];燕山大学;2012年

8 杨蓓蓓;微型化低纹波压电陶瓷驱动电源的研制[D];合肥工业大学;2009年

9 张志华;青藏铁路冻土路基安全监测的无线传感器网络节点研究[D];中国科学技术大学;2009年

10 张锋;室内无线传感器网络节点故障及健康诊断[D];江苏大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁靖康,赫贵生;年平均气温临界值——设计青藏高原多年冻土区路堤临界高度的一个重要因素[J];冰川冻土;2000年04期

2 杜晓明;陈岩;;无线传感器网络研究现状与应用[J];北京工商大学学报(自然科学版);2008年01期

3 孙雨耕,张静,孙永进,房朝晖;无线自组传感器网络[J];传感技术学报;2004年02期

4 陈娟;李长庚;宁新鲜;;基于移动信标的无线传感器网络节点定位[J];传感技术学报;2009年01期

5 万传飞;杜尚丰;;一种应用于无线传感器网络的层次型拓扑结构生成算法[J];传感技术学报;2010年03期

6 辛颖;谢光忠;蒋亚东;;基于Zig Bee协议的温度湿度无线传感器网络[J];传感器与微系统;2006年07期

7 唐海啸;张玉兴;杨陈庆;杨玉梅;;利用ADS软件设计X频段低噪声放大器[J];电讯技术;2006年01期

8 李永双;张国良;;交流特高压线路杆塔规划及经济档距分析[J];电力建设;2007年04期

9 黄新波,刘家兵,王向利,喻华玉;基于GPRS网络的输电线路绝缘子污秽在线遥测系统[J];电力系统自动化;2004年21期

10 黄敏;李达;朱婷;;基于CDMA1X网络的架空输电线路无线视频监控系统[J];电力系统自动化;2007年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张振江;关于无线传感器网络节能的几个关键问题研究[D];北京交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李福良;基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源[D];合肥工业大学;2004年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈涛;刘景泰;邴志刚;;无线传感网络研究与运用综述[J];自动化与仪表;2005年S1期

2 陈帅;钟先信;廖晓纬;巫正中;;无线传感网络节点信号模型[J];自动化与仪器仪表;2007年01期

3 钟卫;;无线传感网络通信过程中的节能研究[J];电脑与电信;2007年04期

4 王雪;王晟;姜爱国;;无线传感网络中的分簇融合决策方法[J];控制与决策;2007年11期

5 廖惜春;丘敏;麦汉荣;;无线传感网络中多普勒效应的研究与仿真[J];传感技术学报;2007年12期

6 朱利民;;无线传感网络构建[J];职业圈;2007年20期

7 王雪;王晟;毕道伟;;无线传感网络测量系统关键技术[J];中国仪器仪表;2008年S1期

8 李良;;无线传感网络关键技术研究[J];科技信息;2008年32期

9 王怀兴;;无线传感网络在桥梁结构健康监测中的应用[J];计算机测量与控制;2008年04期

10 樊红朝;钱晋武;章亚男;沈林勇;;柔性曲面形状检测传感网络设计[J];光学精密工程;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 邹成武;黄伟;;基于无线传感网络在生态环境监测的设计及应用[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年

2 石荣;高培德;郑春雷;封松林;;无线传感网络技术的研究进展[A];第二届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2006年

3 陈涛;刘景泰;邴志刚;;无线传感网络研究与运用综述[A];天津市自动化学会第十四届学术年会论文集[C];2005年

4 叶伟松;袁慎芳;;无线传感网络操作系统研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年

5 魏雪云;郑威;王鹏波;;无线传感网络时空融合(英文)[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年

6 张雷;徐大可;;无线传感网络在预装式智能变电站中的应用设计[A];第二十届华东六省一市电机工程（电力）学会输配电技术讨论会论文集[C];2012年

7 钟文强;熊庆宇;黄河;王小刚;;一种基于非均匀部署的无线传感网络能耗均衡算法[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

8 张文龙;刘艳华;郭庆;;基于无线传感网络的山体滑坡预警系统[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会（论文集1）[C];2010年

9 郑毅敏;贾京;赵昕;;基于无线传感网络的施工阶段远程监测研究[A];建筑结构（2009·增刊）——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年

10 李浩;李非;;新型无线传感网络系统设计[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者　姜澎;[N];文汇报;2006年

2 艾琪;[N];科技日报;2007年

3 本报记者 许琦敏;[N];文汇报;2007年

4 王琦;[N];现代物流报;2007年

5 罗万明;[N];计算机世界;2007年

6 本报记者 祝蕾　见习记者 李小梦;[N];济南日报;2010年

7 许琦敏;[N];中华建筑报;2006年

8 本报记者 孟庆丰 特约记者 董竞敏;[N];中国交通报;2010年

9 罗清岳;[N];电子资讯时报;2007年

10 宗合;[N];中华合作时报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张文哲;面向区域监控的无线传感网络技术研究[D];上海交通大学;2007年

2 吴键;面向结构监测的智能无线传感网络关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 巫婕妤;制造车间无线传感网络结构设计及路由与定位算法研究[D];华中科技大学;2014年

4 石军锋;无线传感网络动态休眠通信协议研究[D];重庆大学;2008年

5 韩悦文;面向物联网应用的大容量光纤光栅传感网络的研究[D];武汉理工大学;2012年

6 滕国栋;无线传感网络节点定位算法的研究[D];浙江大学;2010年

7 王刚;无线传感器网络配置问题研究[D];中国科学技术大学;2010年

8 陈健;水下传感网络的能量优化组网技术研究[D];武汉大学;2013年

9 徐学永;面向应用的无线传感网络定位问题研究[D];中国科学技术大学;2011年

10 李建波;无线传感网络拓扑控制若干问题研究[D];中国科学技术大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐涛;基于无线传感网络的能量有效跟踪系统关键技术研究[D];中国科学技术大学;2009年

2 靖刚;无线传感网络可靠定位问题的研究[D];中国科学技术大学;2009年

3 苏勇;面向无线传感网络的发布订阅系统研究[D];浙江大学;2011年

4 赖小松;基于无线传感网络的载荷定位的研究[D];南京航空航天大学;2005年

5 徐胜;基于无线传感网络的树木生长监测系统研究与设计[D];兰州理工大学;2012年

6 张伟;无线传感网络能量空洞问题研究[D];中原工学院;2013年

7 郭海军;海洋水环境监测系统中无线传感网络的研究[D];燕山大学;2010年

8 李灿煜;面向环境监测应用的无线传感网络多跳路由协议研究[D];兰州大学;2010年

9 肖青青;无线传感网络覆盖技术的应用与研究[D];武汉理工大学;2010年

10 窦兴;无线传感网络节点集成开发环境设计与实现[D];浙江大学;2008年

  本文关键词：远距离通信无线传感网络硬件节点的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：88118