基于ZigBee的高校实验室管理系统关键技术研究

发布时间：2019-12-03 22:46

【摘要】：随着无线网传感技术和物联网技术的大力发展与广泛应用,作为其非常优秀的信息传递网络,ZigBee网络技术也迎来了空前的发展助力。因为ZigBee拥有低功耗、低成本等优点,同时在网络设计中采用无线自组织网络(自组网)设计概念,而且拥有自愈和自我组织的能力,ZigBee已经在无线传感网及物联网领取获得了十分重要的地位。本文首先对ZigBee技术的特点、协议栈模型及其应用领域进行简要介绍,重点对ZigBee协议的MAC层及网络层的设计和实现过程进行详细阐述与研究;其次,对ZigBee的协议架构、研究现状、设备类型、节点分类以及使用领域进行了粗略的描述。然后本文针对当前的ZigBee路由算法分组提交率不高、能量消耗的控制不足的缺陷,经过对现行的ZigBee路由算法AODVjr和Cluster-Tree两种算法的详细研究,提出了基于分簇思想和备用簇首的思路进行路由算法的优化改进。在改进算法中,为了简化路由寻址的过程,引入了簇内最大地址和最小地址的概念,这样可以大量缩短簇与簇之间寻找地址时的时延,还可以减少广播的泛洪问题。改进算法介绍完后,对算法进行了仿真实验进行验证,文章使用既可以在Unix系统上运行,也可以在Windows系统上运行的NS2实验仿真平台进行算法仿真验证,并得出相应的仿真结果,通过分组递交率和剩余能量比率两个指标证明了改进算法有效。最后,本文通过一个基于J2EE的高校的实验室管理系统,对前面的研究用于实际项目中。在此过程中,网络的拓扑结构系统采用的普通树形结构,网络模块的芯片选择当前主流的ZigBee芯片,数据读取采用先通过C++语言实现数据的读取,再通过java语言调用C++提供的接口获取数据,最后展示在以java为开发平台的系统中,同时该系统对实验室的管理信息进行了进一步的细分,管理起来更加准备方便。其中最主要的是在该系统中,可以通过ZigBee网络技术实现实验室的环境监测(目前只有温度和湿度的监测);而且该系统利用当前火爆的RFID电子标签对实验室的器材、设备等进行统一管理,实现了对这些设备和器材的整个生命周期的监控管理。
【图文】：

图 2-1 ZigBee 协议架构图AC 层Y）和 MAC 层（媒体介入控制层）都是基于 致。个 ZigBee 结构的最底层，也是保障信号传输提供两种服务：据服务 (PHY Data Service)理服务 (PHY Management Service)网络层可以分别通过 PD-SAP (数据服务接入点)以及)与 MAC 子层进行连接。物理层提供的最核心前信道的能量、接收链路服务质量指示和选择.4 中为 MAC 子层设计的功能有：网络信标(beacon)；信标提供网络中的数据同步服务；链路的建立和断开和设备加密提供保障；

第 2 章 IEEE 802.15.4/ZigBee 路由协议的研究与分析FFD(Full Function Device) 又被称全功能型网络节点。RFD(Reduced Function Device) 又被称半功能型网络节点。全功能网络节点可以在 ZigBee 网络中充当所有类型的设备类型功能网络节点在 ZigBee 网络中，只能充当终端节点。FFD 可以发起一个新的网络、维护邻居设备表、参与分配网络设备离开网络、允许设备加入网络、离开一个网络、加入一个 RFD 在网络中只能够采集数据并进行数据转发。2 ZigBee 的设备类型介绍在 Zigbee 网络中，有三种不同类型的设备，分别叫做：协ordinator）、路由器（Router）和终端节点（End Device），如:
【学位授予单位】：西华师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN92;TP212.9;TP315

【参考文献】

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本文编号：2569346