基于ZigBee的公路隧道照明节点路由算法的研究和实现
本文选题:ZigBee网络 切入点:隧道照明控制系统 出处:《西安理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:现今,我国的高速公路建设事业正处在快速发展的阶段,公路隧道作为高速公路的一个重要组成部分,在国家建设中也受到了高度重视。传统的隧道照明控制系统存在通讯稳定度差、智能化程度低、隧道内照度分布不均、维护费用高等问题,使得隧道照明系统的管理和维护面临很大困难。因此,为了改变目前公路隧道照明控制系统有线传输带来的能源浪费,本文分析和研究了现有ZigBee路由算法和隧道照明控制方式,主要研究工作可概括如下:1.提出一种基于分层的ZigBee混合路由改进算法(LBZIR: Layer Based ZigBee Improved Routing algorithm)。该算法以增强ZigBee网络的覆盖范围和最大限度延长ZigBee网络寿命为目标。LBZIR算法的思想是采用分层的结构,首先按一定规则将网络内的所有节点分成若干逻辑簇,第一层网络由协调器和各簇簇首节点组成,采用AODVjr算法进行节点间的数据传输;其次,每个逻辑簇组成第二层网络,通过采用基于邻居表的跳数最优的Cluster-Tree算法来优化簇内路由,降低网络平均跳数,同时减轻较低深度节点的负荷。最后使用OMNET++网络仿真软件对本文提出的改进算法进行多方面仿真与对比实验,结果显示ZigBee网络采用分层的结构,不仅可以减少路由请求广播带来的冗余信息,提升ZigBee网络性能,还可以降低相应的网络开销,增加网络的可扩展性。2.将LBZIR算法应用于公路隧道照明控制系统中。公路隧道照明控制系统主要包括三个组成部分:远程控制中心、无线控制器和无线传感器节点。本文从公路隧道照明的实际需求出发,阐述远程控制系统的设计和实现。远程控制中心指具有人机交互界面功能的管理软件,用来向各个隧道发送控制命令和监控隧道的照明情况。首先根据项目需求分析,设计了公路隧道照明控制系统的整体架构;其次,详细阐述了上位机软件的功能模块、业务流程和数据库的设计;最后给出了系统实现模块的部分界面截图以及对系统的测试,实现公路隧道照明控制系统的智能化和信息化。
[Abstract]:Nowadays, highway construction in our country is in the stage of rapid development. Highway tunnel, as an important part of highway, has also been attached great importance to in the national construction.The traditional tunnel lighting control system has some problems, such as poor communication stability, low intelligence, uneven distribution of illumination in the tunnel, high maintenance cost and so on, which makes the management and maintenance of tunnel lighting system face great difficulties.Therefore, in order to change the energy waste caused by the wired transmission of highway tunnel lighting control system, this paper analyzes and studies the existing ZigBee routing algorithms and tunnel lighting control methods, the main research work can be summarized as follows: 1.A hierarchical ZigBee hybrid routing algorithm named LBZIR (Layer Based ZigBee Improved Routing algorithm) is proposed.The idea of this algorithm is to enhance the coverage of ZigBee network and extend the lifetime of ZigBee network to the maximum extent. The idea of LBZIR algorithm is to adopt a hierarchical structure. Firstly, all nodes in the network are divided into several logical clusters according to certain rules.The first layer is composed of the coordinator and the cluster head nodes, and the AODVjr algorithm is used to transmit the data between the nodes. Secondly, each logical cluster constitutes the second layer network, which optimizes the intra-cluster routing by using the Cluster-Tree algorithm, which is based on the optimal hop number of neighbor tables.Reduce the average number of hops in the network and reduce the load of the lower depth nodes at the same time.Finally, OMNET network simulation software is used to simulate and compare the improved algorithm in this paper. The results show that the ZigBee network adopts hierarchical structure, which can not only reduce the redundant information brought by routing request broadcast.Improve ZigBee network performance, can also reduce the corresponding network overhead, increase network scalability. 2.The LBZIR algorithm is applied to the lighting control system of highway tunnel.The road tunnel lighting control system consists of three parts: remote control center, wireless controller and wireless sensor node.This paper describes the design and implementation of remote control system based on the actual demand of highway tunnel lighting.Remote control center is a management software with man-machine interface function, which is used to send control commands to each tunnel and monitor the lighting of the tunnel.Firstly, according to the project demand analysis, the whole structure of the highway tunnel lighting control system is designed. Secondly, the function module, business process and database design of the upper computer software are described in detail.Finally, some interface screenshots of the system implementation module and the test of the system are given to realize the intellectualization and informatization of the highway tunnel lighting control system.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U453.7;TN92
【参考文献】
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,本文编号:1722767
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