基于ZigBee的生态水文数据采集系统节点设计

发布时间：2018-02-23 12:05

  本文关键词： 无线传感器网络 ZigBee技术 生态水文数据 mZig　出处：《西北师范大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着传感器网络技术与通信技术的发展,生态水文数据采集系统不断向着智能化、标准化、网络化和信息化的方向发展。“黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验”(Hi-WATER)是以黑河流域已有观测系统为基础,联合多学科、多机构、多项目的科研人员,于2012~2015年在黑河流域开展的一次卫星和航空遥感及地面观测互相配合的多尺度综合观测试验。本文研究了整个生态水文数据采集系统网络总体方案,以ZigBee技术为核心,搭建实验室采集系统,重点对节点部分进行设计,试图解决观测网络底层各节点的生态水文数据采集问题,以期为联合试验提供真实可靠的观测数据。首先,以ZigBee网络设计方案为基础,介绍了系统硬件的整体设计,展开说明了硬件设备选型和各节点模块的构成部分,给出了核心部分的电路原理图。其次,针对系统的特点及其所处环境,给出系统软件设计,重点介绍了ZigBee组网设计,对各节点模块的软件部分进行了详细说明,对ZigBee网络进行了优化,引入mZig技术来解决包冲突问题,采用Qt进行上位机软件开发,使系统功能更加完备。最后,介绍了系统的互联测试及结果,主要包括ZigBee组网实验和无线传输质量检测,从硬件到软件对本设计的整体进行联机测试,结果表明系统能够稳定可靠运行。本设计的创新在于将ZigBee技术应用到生态水文领域,并对ZigBee网络进行优化,分析包冲突的原理并给出相应解决方案,从而提高ZigBee技术的通信效率,完成本设计的预定目标。
[Abstract]:With the development of sensor network and communication technology, ecological hydrological data acquisition system is becoming more and more intelligent and standardized. The Hi-WATER-based Integrated remote Sensing observation experiment of Eco-Hydrological process in the Heihe River Basin is based on the existing observation systems in the Heihe River Basin, and is a multi-disciplinary, multi-agency, multi-project scientific research personnel. A multi-scale integrated observation experiment was carried out in Heihe River Basin from 2012 to 2015, in which satellite and aerial remote sensing and ground observation cooperated with each other. In this paper, the overall scheme of the whole ecohydrological data acquisition system network is studied, with ZigBee technology as the core. In order to provide the real and reliable observation data for the joint test, a laboratory acquisition system is built, which focuses on the design of the node part, and attempts to solve the problem of the ecological hydrological data collection of the bottom nodes of the observation network. Based on the ZigBee network design scheme, this paper introduces the overall hardware design of the system, explains the hardware equipment selection and the components of each node module, and gives the circuit schematic diagram of the core part. According to the characteristics of the system and its environment, the software design of the system is given. The design of ZigBee network is emphasized, the software part of each node module is explained in detail, the ZigBee network is optimized, and the mZig technology is introduced to solve the packet conflict problem. QT is used to develop the upper computer software, which makes the system function more complete. Finally, the interconnection test and results of the system are introduced, including ZigBee networking experiment and wireless transmission quality detection. The results show that the system can run stably and reliably. The innovation of this design lies in the application of ZigBee technology to the field of ecological hydrology and the optimization of ZigBee network. The principle of packet conflict is analyzed and the corresponding solution is given so as to improve the communication efficiency of ZigBee technology and accomplish the predefined goal of this design.
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P332;TN92

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本文编号：1526598